EP2806293B1 - Nass-chemisches Antireflexions- und Antifog-Beschichtungsverfahren mit verbesserter Prozessfähigkeit - Google Patents

Nass-chemisches Antireflexions- und Antifog-Beschichtungsverfahren mit verbesserter Prozessfähigkeit Download PDF

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EP2806293B1
EP2806293B1 EP14169070.1A EP14169070A EP2806293B1 EP 2806293 B1 EP2806293 B1 EP 2806293B1 EP 14169070 A EP14169070 A EP 14169070A EP 2806293 B1 EP2806293 B1 EP 2806293B1
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EP
European Patent Office
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liquid composition
organosilane
functional
hydrophilic
spin coating
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EP2806293C0 (de
EP2806293A2 (de
EP2806293A3 (de
Inventor
Norbert Hugenberg
Bernhard Von Blanckenhagen
Silvia Faul
Anja Petereit
Bin Peng
Stefan Kraus
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Carl Zeiss Vision International GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Vision International GmbH
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Publication date
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Publication of EP2806293B1 publication Critical patent/EP2806293B1/de
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/111—Anti-reflection coatings using layers comprising organic materials

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a multilayer optical element and an optical element obtainable by this method.
  • anti-fog properties i.e. anti-fog properties
  • optical elements such as spectacle lenses.
  • these sprays or wipes soaked with liquids.
  • the liquids used usually contain surfactants.
  • the resulting anti-fog effect is not permanent, so the liquid has to be applied to the surface repeatedly.
  • WO 2012/013739 and WO 2012/013740 describe multi-layer structures with an anti-reflection effect and a permanent anti-fog effect.
  • Optical surfaces especially when using plastic lenses, are often sensitive to scratches. It is therefore known to protect such optical surfaces with a so-called hard layer.
  • U.S. 2009/011255 A1 discloses a method for producing a multilayer optical element comprising an antireflection layer made of an organosilane and an epoxy resin and a water-repellent protective layer applied thereto.
  • the liquid composition CR-LI-1 from which the layer R-LI-1 is formed also contains a hydrophilic compound.
  • the hydrophilic compound is preferably a hydrophilic polymer, a hydrolyzable hydrophilic organosilane or a mixture thereof.
  • hydrophilic polymers examples include poly(N-isopropylacrylamide), polyacrylamide, poly(2-oxazoline), polyethyleneimine, polyacrylic acid, polyacrylate, polymethacrylate, poly(ethylene glycol), poly(propylene glycol), polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polystyrene sulfonate, polyvinyl sulfonic acid, polymers or Mention may be made of copolymers of maleic anhydride and polymethyl vinyl ether. These polymers can be in the form of homopolymers or else as copolymers.
  • the hydrophilic group present in the hydrolyzable hydrophilic organosilane is preferably polyvinylpyrrolidone, polyoxyalkylene (e.g. polyethoxy or polypropoxy), poly(meth)acrylate, sulfonic acid or a salt thereof and sulfonic acid ester.
  • hydrophilic group of the organosilane is a polyethoxy or polypropoxy group, this can be linear or branched and preferably contains 2-30 ethoxy or propoxy units.
  • hydrolyzable hydrophilic organosilanes can be mentioned by way of example in this context: 2-[methoxy(polyethyleneoxy[6-9])propyl]trimethoxysilane, 2-[methoxy(polyethyleneoxy[9-11])propyl]trimethoxysilane, 2-[methoxy (polyethyleneoxy[11-13])propyl]trimethoxysilane, 2-[methoxy(polyethyleneoxy[13-15])propyl]trimethoxysilane, bis-propyltrimethoxysilane polyethylene oxide[6-9]).
  • the hydrophilic component (b) can optionally also comprise the hydrolyzable functional organosilane in addition to the hydrolyzable hydrophilic organosilane.
  • hydrophilic polymers in the hydrophilic component (a) and suitable hydrophilic organosilanes (hydrophilic component (b)) reference can be made to the statements made above.
  • the hydrophilic component (b) can optionally also comprise the hydrolyzable functional organosilane in addition to the hydrolyzable hydrophilic organosilane.
  • a multi-layer optical element which has both a good antifog effect and high scratch resistance and a targeted modification of the reflection properties of the substrate (e.g. in the form of an antireflection (AR) effect) allows in an efficient wet-chemical method can be produced if all functional layers (ie the hard layer, the light reflection modifying layer(s) and the anti-fog layer) are formed from the organosilanes defined above and are therefore based on a uniform, mutually compatible chemical basis.
  • the consistent use of spin coating or dip spin coating in the process described for the deposition of the functional layers leads to a significant simplification of the production process for such coated optical elements.
  • all of the layers in the method described are applied to the substrate by spin coating or dip spin coating.
  • Each of the applied layers preferably contains the hydrolyzable functional organosilane defined above (and described in more detail below) and/or the hydrolyzable hydrophilic organosilane defined above (and described in more detail below).
  • the optical element is preferably a visual aid.
  • Suitable optical elements include, for example, spectacle lenses, binoculars, magnifying glasses, cover plates or cover glasses, lenses such as ocular lenses, camera lenses or front lenses, or beam splitter components.
  • the substrate to which the layers are applied in the method described can be, for example, an optical glass made of plastic or trade in inorganic glass.
  • a plastic glass can, for example, have one or more of the following plastics: polycarbonate, poly(methyl) methacrylate, polyurethanes, polyamides, polydiethylene glycol bisallyl carbonate (CR39), polythiourethanes such as MR-6, MR-7, MR-8, MR-10, MR-174.
  • the substrate already has a so-called primer layer or adhesion-promoting layer in order to improve the adhesion of the hard layer HC-1 on the substrate.
  • a primer layer can be a polyurethane layer, for example.
  • the substrate already has a polymer layer (eg an acrylic resin layer) with dyes, optionally in combination with the primer layer.
  • a liquid composition C HC-1 is applied by spin coating or dip spin coating onto a substrate to form a hard coating HC-1 having a refractive index n HC-1 .
  • the application of such a hard layer improves the scratch resistance of the optical element.
  • a hard coating is therefore generally a coating that is harder than the material of the substrate (eg the plastic glass).
  • the liquid composition C HC-1 comprises a hydrolyzable functional organosilane having at least one organic radical bonded to the Si atom having at least one functional group, wherein the functional group is selected from epoxy, acrylic, methacrylic, acryloxy, methacryloxy, allyl or vinyl and/or a hydrolysis and/or condensation product of the functional organosilane.
  • organosilane is used in accordance with general technical knowledge and therefore designates a silane compound with at least one organic radical which is bonded to the Si atom via a carbon atom. This organic residue contains at least one of the above functional groups. Organosilanes whose organic residues contain functional groups are also referred to as “organofunctional silanes”.
  • the organosilane molecules can be crosslinked with one another or with other optional components (eg epoxy resin and/or (meth)acrylic resin) of the liquid composition C HC-1 via these groups. As is known to the person skilled in the art, such crosslinking reactions of the abovementioned functional groups can be initiated thermally or by UV radiation.
  • hydrolyzable organosilanes have not only the organic radicals which are linked to the Si atom via a carbon atom, but also those radicals which hydrolytically separate from the Si under the action of water (and optionally acid or base). -Let the atom split off.
  • the hydrolyzable functional organosilane therefore has at least one radical which is bonded to the Si atom and can be split off hydrolytically and is selected from alkoxy (preferably C 1-4 -alkoxy such as, for example, methoxy, ethoxy or propoxy), acyloxy (for example acetoxy), cycloalkyloxy, aryloxy, acylalkyleneoxy, arylalkyleneoxy, halogen, or combinations thereof.
  • Such hydrolyzable functional organosilanes are known in principle to the person skilled in the art and are commercially available or can be prepared by synthetic methods familiar to the person skilled in the art.
  • hydrolysis and/or condensation product expresses the fact that it is also possible that the hydrolyzable functional organosilane has already been at least partially hydrolyzed with the formation of silanol groups and condensation reactions between these silanol groups have also already taken place to a certain extent.
  • R 5 and/or R 7 is/are an alkyl group, it is preferably a C 1-8 -alkyl group, more preferably a C 1-4 -alkyl group, which can optionally be substituted.
  • Examples which can be mentioned in this connection are methyl, ethyl, n -propyl, isopropyl , n -butyl, isobutyl , tert-butyl, hexyl and also octyl.
  • R 5 and/or R 7 is/are an acyl group, it is preferably acetyl, propionyl or butyryl.
  • R 5 and/or R 7 is/are an alkylenecyl group, it is preferably a C 1-6 -alkylene-acyl group (e.g. -CH 2 -acyl; -CH 2 -CH 2 -acyl; etc.) where the acyl moiety is preferably acetyl, propionyl or butyryl.
  • a C 1-6 -alkylene-acyl group e.g. -CH 2 -acyl; -CH 2 -CH 2 -acyl; etc.
  • the acyl moiety is preferably acetyl, propionyl or butyryl.
  • alkylene group is understood to be a divalent alkyl group (eg -CH 2 -; -CH 2 -CH 2 -; etc.).
  • R 5 and/or R 7 is/are a cycloalkyl group, it is preferably a cyclohexyl radical which can optionally be substituted.
  • R 5 and/or R 7 is/are an aryl group, it is preferably a phenyl radical which can optionally be substituted.
  • R 5 and/or R 7 is/are an alkylenearyl group, it is preferably a C 1-6 -alkylene-aryl group (e.g. -CH 2 -aryl; -CH 2 -CH 2 -aryl; etc.), wherein the aryl moiety is preferably phenyl, which may be optionally substituted.
  • a preferred epoxy group is glycidoxy.
  • the functional groups mentioned above can be connected directly to the Si atom. Alternatively, it is also possible for the functional groups to be connected to the Si atom via a spacer. Suitable spacer groups are, for example C 1-8 alkylene, an arylene group (e.g. phenylene) or a
  • Preferred hydrolyzable epoxy functional organosilanes include 3-glycidoxymethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrihydroxysilane, 3-glycidoxypropyldimethylhydroxysilane, 3-glycidoxypropyldimethylethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyldimethoxymethylsilane, 3- glycidoxypropyldiethoxymethylsilane, 2-(3 ,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, and corresponding derivatives.
  • composition C HC-1 contains a solvent.
  • Suitable solvents with which functional organosilanes can be applied to a substrate in a centrifugal process or a centrifugal immersion process are known in principle to those skilled in the art.
  • a suitable solvent can be selected, for example, from an alcohol, ether or ester or mixtures thereof.
  • the solvent preferably contains water in addition to the organic solvents mentioned above.
  • the solvent contains an alcohol
  • this is preferably selected from an alkanol, cycloalkanol, aryl alcohol, alkylene glycol, monoalkyl ether of polyoxyalkylene glycols or monoalkyl ether of alkylene glycols or mixtures thereof.
  • the alcohol is selected from a C 1-6 alkanol, more preferably a C 1-4 alkanol, a mono C 1-4 alkyl ether of a C 2-4 alkylene glycol, or a mixture thereof.
  • the solvent contains an ether, this is preferably selected from a dialkyl ether, a cycloaliphatic ether, an aryl ether or an alkylaryl ether or mixtures thereof.
  • the solvent contains an ester
  • this is preferably selected from an alkyl ester, cycloalkyl ester, arylalkyl ester, alkylene glycol ester or mixtures thereof.
  • R 1 , R 2 , R 3 and/or R 4 in the silane compound is/are an alkyl group, it is preferably a C 1-8 -alkyl group, more preferably a C 1-4 -alkyl group, which may also be substituted can.
  • R 1 , R 2 , R 3 and/or R 4 in the silane compound is/are an alkyl group, it is preferably a C 1-8 -alkyl group, more preferably a C 1-4 -alkyl group, which may also be substituted can.
  • R 1 , R 2 , R 3 and/or R 4 in the silane compound is/are an alkyl group, it is preferably a C 1-8 -alkyl group, more preferably a C 1-4 -alkyl group, which may also be substituted can.
  • R 1 , R 2 , R 3 and/or R 4 in the silane compound is/are an acyl group, it is preferably acetyl, propionyl or butyryl.
  • R 1 , R 2 , R 3 and/or R 4 in the silane compound is/are an alkylene acyl group
  • it is preferably a C 1-6 alkylene acyl group (e.g. -CH 2 -acyl; -CH 2 -CH 2 -acyl; etc.) where the acyl moiety is preferably acetyl, propionyl or butyryl.
  • An alkylene group is understood to be a divalent alkyl group (eg -CH 2 -; -CH 2 -CH 2 -; etc.).
  • R 1 , R 2 , R 3 and/or R 4 in the silane compound is/are a cycloalkyl group, it is preferably a cyclohexyl radical which can optionally be substituted.
  • R 1 , R 2 , R 3 and/or R 4 in the silane compound is/are an aryl group, it is preferably a phenyl group which can optionally be substituted.
  • R 1 , R 2 , R 3 and/or R 4 in the silane compound is/are an alkylene aryl group, it is preferably a C 1-6 -alkylene aryl group (e.g. -CH 2 -aryl; -CH 2 -CH 2 -aryl; etc.), where the aryl moiety is preferably phenyl, which may be optionally substituted.
  • Preferred silane compounds of formula (III) are, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraisobutoxysilane, tetrakis(methoxyethoxy)silane, tetrakis(methoxypropoxy)silane, tetrakis(ethoxyethoxy)silane, tetrakis(methoxyethoxyethoxy)silane, trimethoxyethoxysilane, dimethoxydiethoxysilane and the like derivatives.
  • silane compounds of formula (III) are well known to those skilled in the art and are commercially available and/or preparable by standard methods known to those skilled in the art.
  • the particulate inorganic oxide, fluoride or oxyfluoride optionally present in the composition C HC-1 can contribute to increasing the scratch resistance by incorporating it into the existing network.
  • the refractive index of the coating can be adapted to the refractive index of the substrate by selecting suitable oxides, fluorides or oxyfluorides.
  • the inorganic oxide is made from SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 5 , Al 2 O 3 , AlO(OH) or mixed oxides or mixtures or core-shell structures selected from it.
  • MgF 2 for example, can be used as the fluoride as a pure component or in a core-shell structure with one of the oxides mentioned above.
  • the average particle diameter of the inorganic component should preferably be chosen so that the transparency of the coating is not affected.
  • the particulate inorganic component has an average particle diameter in the range from 2 nm to 150 nm, more preferably from 2 nm to 70 nm.
  • the average particle diameter is measured using dynamic light scattering.
  • composition C HC-1 can optionally also contain a hydrophilic compound, preferably a hydrophilic polymer or a hydrolyzable hydrophilic organosilane or a mixture thereof.
  • a hydrophilic compound preferably a hydrophilic polymer or a hydrolyzable hydrophilic organosilane or a mixture thereof.
  • composition C AR-LI-1 This hydrophilic compound will be described in more detail below in connection with the composition C AR-LI-1 .
  • composition C HC-1 can also contain a (meth)acrylic resin, or an epoxy resin or a mixture thereof.
  • composition C HC-1 can also contain suitable catalysts for better crosslinking of the functional organosilane molecules with one another or with other optional components.
  • suitable catalysts for better crosslinking of the functional organosilane molecules with one another or with other optional components.
  • Such catalysts, with which the thermally or UV-initiated crosslinking can be assisted, are known in principle to those skilled in the art.
  • the liquid composition C HC-1 is applied to the substrate by spin coating or dip spin coating.
  • spin coating is understood in its usual meaning familiar to those skilled in the art and therefore designates a method of coating in which a liquid coating material is applied (e.g. dripped) onto a rotating substrate. The coating material spreads on the substrate. During the evaporation of the solvent, a thin layer with a largely homogeneous layer thickness is formed.
  • dip-spin coating is understood in its usual meaning familiar to the person skilled in the art and therefore designates a method of coating in which the substrate to be coated is immersed in a bath of the liquid coating material and, after removal from the bath, excess material is removed by rotating the Substrate is thrown off. The coating material spreads on the substrate. During the evaporation of the solvent, a thin layer with a largely homogeneous layer thickness is formed.
  • a thermal treatment and/or UV treatment is performed performed to effect crosslinking of the hydrolyzable functional organosilane molecules.
  • the thermal treatment and/or UV treatment can be carried out in such a way that complete or essentially complete crosslinking of the functional organosilane molecules is achieved as early as in step (i).
  • step (i) it may also be preferred to carry out the thermal treatment and/or UV treatment in such a way that in step (i) a first but still incomplete crosslinking of the hydrolyzable functional organosilane molecules takes place.
  • the degree of crosslinking can be checked using known analytical methods.
  • a suitable temperature range for the thermal treatment is, for example, 40°C - 120°C, more preferably 60°C - 100°C.
  • the functional groups of the organosilane molecules e.g. the epoxy groups
  • the functional groups of the organosilane molecules can react with one another and thus bring about a three-dimensional crosslinking in the hard layer.
  • the functional groups of the organosilane molecules are crosslinked by UV treatment or UV irradiation (eg in the case of (meth)acryl or (meth)acryloxy), suitable wavelength ranges are known in principle to those skilled in the art.
  • the UV treatment can be carried out, for example, with a wavelength in the range from 100 nm to 380 nm.
  • step (i) the final curing of the hard layer HC-1 preferably takes place only after all further layers have been deposited. All deposited layers are therefore preferably subjected together (i.e. at the same time) to a final curing by thermal treatment and/or UV treatment. In addition to improved process efficiency, this also leads to improved adhesion strength of adjacent layers.
  • the hard layer HC-1 obtained by the method described (ie after carrying out the final thermal treatment in step (iv) according to the first method described above or in step (iii) according to the second method described above) has a refractive index n HC -1 on.
  • This refractive index of the hard layer HC-1 is preferably chosen such that it corresponds to the refractive index of the substrate or at least deviates from it as little as possible.
  • Suitable means or measures for adjusting the refractive index of a deposited layer, such as the hard layer described above, are known in principle to those skilled in the art.
  • the refractive index n HC-1 of the hard layer HC-1 can be shifted to higher values by adding suitable high-index metal oxide particles (eg particulate TiO 2 , SnO 2 , ZrO 2 , Sb 2 O 5 and/or Sb 2 O 3 ).
  • the hard layer HC-1 preferably has a refractive index n HC-1 in the range 1.45-1.80, more preferably 1.50-1.70.
  • the refractive index of the hard layer HC-1 (and all other layers that are applied as part of the method described) can be determined using common methods known to those skilled in the art. For example, the Refractive index determined by carrying out a reflection measurement with an interference spectrometer and using a simulation program (for example from OptiLayer® ) to adapt a reflex curve.
  • the refractive index represents an optimization variable.
  • step (i) only involves the application of composition C HC-1 , but not the application of further coating compositions.
  • step (i) it is possible for step (i) to comprise two or more sub-steps, further compositions C HC-2 , C HC-3 , . . . being applied in the further sub-steps to form further hard layers. If such additional compositions are applied in step (i), this is preferably also done by spin coating or dip spin coating.
  • step (ii) at least one liquid composition C R-LI-1 is applied by spin coating or dip spin coating to form at least one reflection modifying layer R-LI-1 having a refractive index n R-LI-1 , the refractive index of this layer R-LI-1 being lower than the refractive index of the hard layer HS-1 described above (ie n R-LI-1 ⁇ n HC-1 ).
  • At least one of the light reflection modifying layers e.g., the low refractive index layer R-LI-1 or the high refractive index layer R-HI-1, if present, contains a hydrophilic compound.
  • the hydrophilic compound is preferably a hydrophilic polymer, a hydrolyzable hydrophilic organosilane or a mixture thereof.
  • suitable hydrophilic polymers are poly(N-isopropylacrylamide), polyacrylamide, poly(2-oxazoline), polyethyleneimine, polyacrylic acid, polyacrylate, polymethacrylate, poly(ethylene glycol), poly(propylene glycol), polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polystyrene sulfonate, polyvinyl sulfonic acid, polymers or Mention may be made of copolymers of maleic anhydride and polymethyl vinyl ether. These polymers can be in the form of homopolymers or else as copolymers.
  • the hydrophilic group present in the hydrolyzable hydrophilic organosilane is preferably polyvinylpyrrolidone, polyoxyalkylene (e.g. polyethoxy or polypropoxy), poly(meth)acrylate, sulfonic acid or a salt thereof, and sulfonic acid ester.
  • hydrophilic anti-fog layer AF-1 is also deposited in the first method described above.
  • the deposition of a separate anti-fog layer is no longer necessary.
  • the hydrophilic compound is preferably present at least in the light-reflection-modifying layer, which represents the outermost layer of the optical element, viewed from the substrate. In this case, this outermost layer has at least two functions, namely modifying the reflection behavior of the substrate and providing an anti-fog effect.
  • composition C R-LI-1 With regard to the hydrolyzable functional organosilane of the composition C R-LI-1, reference can be made to the statements made above in the description of the composition C HC-1 .
  • composition C HC-1 corresponds to the functional organosilane present in composition CR-LI-1 .
  • these hydrolyzable functional organosilanes may differ, for example in the functional group of the organic radical bonded to the Si atom.
  • compositions C HC-1 and C R-LI-1 have the same functional group in the organic moiety bonded to the Si atom (e.g., (meth)acryloxy or epoxy functional groups, respectively Group).
  • the composition C R-LI-1 contain a solvent.
  • suitable solvents reference can be made to the statements made above in the description of composition C HC-1 .
  • the layer R-LI-1 obtained by the method described i.e. after carrying out the final thermal or UV treatment in step (iv) according to the first method described above or in step (iii) according to the second method described above) has a refractive index n R-LI-1 .
  • this layer preferably functions as an antireflection layer. If the multilayer optical element has additional layers that modify the reflection of the substrate, this stack of layers can function as an antireflection coating or, alternatively, as a coating with a mirror effect.
  • the layers modifying the light reflection of the substrate are antireflection layers which together form an antireflection coating.
  • an anti-reflective layer or anti-reflective coating is a layer or coating that improves the anti-reflective properties of the optical element (e.g., the lens) and reduces light reflection at the interface between the lens and air over a relatively large part of the visible spectrum.
  • the refractive index of the layer R-LI-1 is lower than the refractive index of the hard layer HS-1 described above (ie n R-LI-1 ⁇ n HC-1 ).
  • the antireflection layer R-LI-1 preferably has a refractive index n R-LI-1 in the range of 1.20-1.40.
  • the composition CR-LI-1 contains a low refractive index particulate inorganic material that can be used to shift the refractive index of the layer to lower values.
  • This low refractive index particulate inorganic material is selected from an inorganic oxide having porous or hollow particles, an oxyfluoride or a fluoride, or mixtures thereof.
  • the oxide which has porous and/or hollow particles, can be SiO 2 , for example.
  • the presence of air in the pores or cavities results in a low refractive index.
  • the desired refractive index of the layer R-LI-1 can be adjusted. This is basically known to the person skilled in the art.
  • Such oxides with porous or hollow particles are produced using processes which are known in principle to those skilled in the art. Such materials are also commercially available.
  • Oxyfluorides and fluorides per se can have a low refractive index and are therefore suitable as a component of a low-index antireflection layer.
  • Magnesium oxyfluoride or magnesium fluoride can be mentioned as an example in this connection.
  • the oxyfluoride or Fluoride particles can also be porous or hollow to further reduce the refractive index.
  • the hydrophilic compound of the composition CR-LI-1 is preferably selected from the hydrophilic polymers already described above or the hydrolyzable hydrophilic organosilanes or mixtures thereof.
  • hydrolyzable organosilanes have not only the organic radicals which are linked to the Si atom via a carbon atom, but also those radicals which hydrolytically separate from the Si under the action of water (and optionally acid or base). -Let the atom split off.
  • the hydrolyzable hydrophilic organosilane therefore has at least one radical which is bonded to the Si atom and can be split off hydrolytically and is selected from alkoxy (preferably C 1-4 -alkoxy such as, for example, methoxy, ethoxy or propoxy), acyloxy (for example acetoxy), cycloalkyloxy, aryloxy, acylalkyleneoxy, arylalkyleneoxy, halogen, or combinations thereof.
  • hydrolyzable hydrophilic organosilanes are known in principle to the person skilled in the art and are commercially available or can be prepared by synthetic methods familiar to the person skilled in the art.
  • the hydrophilic group -B2 contains a polyalkoxy (preferably polyethoxy or polypropoxy)
  • the degree of alkoxylation preferably degree of ethoxylation or degree of propoxylation
  • the degree of alkoxylation can be varied over a wide range and is, for example, in the range from 2 to 80, more preferably 2 to 30 or 4 to 30.
  • hydrophilic group -B2 contains a poly(meth)acrylate
  • the poly(meth)acrylate as hydrophilic Group B2 can, for example, be linked to the spacer group -B1- or the Si atom via an ester group.
  • the sulfonic acid ester is preferably the methyl or ethyl ester.
  • the spacer group when present, can be varied widely.
  • An example of a spacer group is an alkylene group such as C 1-8 alkylene, more preferably C 1-3 alkylene.
  • the spacer group from - arylene; -C 1-6 alkylene-arylene-; -arylene-C 1-6 alkylene-; -C 1-6 alkylene-arylene-C 1-6 alkylene-; -poly(C 3-6 alkoxylene), fluorinated or perfluorinated -C 1-8 alkylene, fluorinated or perfluorinated -poly(C 2-6 alkoxylene)-.
  • composition C R-LI-1 can also contain a (meth)acrylic resin, or an epoxy resin or a mixture thereof.
  • composition CR-LI-1 can also contain suitable catalysts.
  • suitable catalysts with which the thermally or UV-initiated crosslinking can be assisted, are known in principle to those skilled in the art.
  • the liquid composition C R-LI-1 is applied by spin coating or dip spin coating.
  • a thermal treatment and/or UV treatment is performed to cause crosslinking of the hydrolyzable functional organosilane molecules.
  • a suitable temperature range for the thermal treatment is, for example, 40°C - 120°C, more preferably 60°C - 100°C.
  • the functional groups of the organosilane molecules e.g. the epoxy groups
  • the functional groups of the organosilane molecules can react with one another and thus bring about a three-dimensional crosslinking in the hard layer.
  • the functional groups of the organosilane molecules are crosslinked by UV treatment or UV irradiation (e.g. in the case of (meth)acryl or (meth)acryloxy), suitable wavelength ranges are known in principle to those skilled in the art.
  • the UV treatment can be carried out, for example, with a wavelength in the range from 100 nm to 380 nm.
  • the thermal treatment and/or UV treatment can be carried out in such a way that complete or essentially complete crosslinking of the functional organosilane molecules is already achieved in step (ii).
  • step (ii) it may also be preferred to carry out the thermal treatment and/or UV treatment in such a way that in step (ii) a first but still incomplete crosslinking of the hydrolyzable functional organosilane molecules takes place.
  • This has the effect that a certain three-dimensional crosslinking and thus sufficient precuring of the layer is already realized between the organosilane molecules and any optional components of the liquid composition CR-LI-1 , so that further layers can then be deposited on this layer.
  • the degree of crosslinking can be checked using known analytical methods.
  • step (ii) the final curing of the layer R-LI-1 preferably takes place only after all further layers have been deposited. All deposited layers are therefore preferably subjected together (i.e. at the same time) to a final curing by thermal treatment and/or UV treatment. In addition to improved process efficiency, this also leads to improved adhesion strength of adjacent layers.
  • the light reflection modifying layer(s) are antireflective layers.
  • a sufficient reduction in the degree of reflection can already be achieved with a low-refractive anti-reflection layer utilizing the destructive interference of the reflected rays.
  • the person skilled in the art knows on the basis of his specialist knowledge which layer thickness and (depending on the refractive index of the substrate) which refractive index n R-LI-1 he has to select for this low-index antireflection layer R-LI-1.
  • the degree of reflection can also be modified by two or more layers. This is preferably an alternating sequence of high-index and low-index layers.
  • antireflection coatings but also coatings with a mirror effect, can be realized with such arrangements. Depending on the application of the optical element, both effects can be of interest.
  • composition C R-HI-1 may be applied first and composition C R-LI-1 later.
  • the high-index layer R-HI-1 obtained by the method described (ie after carrying out the final thermal treatment in step (iv) according to the first method described above or in step (iii) according to the second method described above) has a Refractive index n R-HI-1 .
  • This refractive index is larger than that of the low-index layer R-LI-1.
  • This refractive index of the antireflection layer R-HI-1 is preferably shifted to higher values by adding suitable high-index metal oxide particles (eg particulate TiO 2 , SnO 2 , ZrO 2 , Sb 2 O 5 , Sb 2 O 3 ).
  • suitable high-index metal oxide particles eg particulate TiO 2 , SnO 2 , ZrO 2 , Sb 2 O 5 , Sb 2 O 3 .
  • the type and amount of the high-index metal oxide is preferably selected so that n AR ⁇ HI ⁇ 1 / n AR ⁇ LI ⁇ 1 ⁇ 1.20
  • the antireflection layer AR-HI-1 preferably has a refractive index n AR-HI-1 in the range 1.65-1.90.
  • n R-HI-1 > n HC-1 > n R-LI-1
  • the mean particle diameter of the high-index metal oxide should preferably be chosen so that the transparency of the coating is not affected.
  • the high-index metal oxide has an average particle diameter in the range from 2 nm to 150 nm, more preferably from 2 nm to 70 nm. The average particle diameter is measured using dynamic light scattering.
  • composition CR-HI-1 is similar to the functional organosilane present in composition CR-LI-1 organosilane and/or the functional organosilane present in composition C HC-1 .
  • these hydrolyzable functional organosilanes can differ, for example in the functional group of the organic radical bonded to the Si atom.
  • the hydrolyzable functional organosilanes present in the compositions C HC-1 , C R-HI-1 and C R-LI-1 have the same functional group in the organic radical bonded to the Si atom (e.g. each ( meth)acryloxy or epoxy as functional group).
  • composition C R-HI-1 can contain a solvent to set a suitable viscosity.
  • suitable solvents reference can be made to the statements made above in the description of composition C HC-1 .
  • composition CR-HI-1 can also contain suitable catalysts.
  • suitable catalysts with which the thermally or UV-initiated crosslinking can be assisted, are known in principle to those skilled in the art.
  • step (ii) only the liquid composition CR -LI-1 but no other liquid compositions are applied.
  • step (ii) it is also possible for step (ii) to be broken down into two or more sub-steps and in these sub-steps the composition CR-HI-1 and optionally further compositions CR-LI-2 , C AR-LI-3 , across or C AR-HI-2 , C AR-HI-3 , .... are each applied by spin coating or dip spin coating, preferably in an alternating sequence of high- and low-index layers.
  • these compositions C AR-LI-2 , C AR-LI-3 , . can be referred to the statements made above in the description of compositions C AR-HI-1 and C AR-LI-1 .
  • the outermost layer of the reflection-modifying layers is a low-index layer.
  • the reflection-modifying layers are anti-reflective layers
  • anti-reflective layer AR-LI-1 is the outermost anti-reflective layer (viewed from the substrate). If this layer R-LI-1 contains the hydrophilic compound described above, it is no longer necessary to apply an antifog layer.
  • compositions C AR-LI-2 , C AR-LI-3 , or C AR-HI-2 , C AR-HI-3 are applied, it is possible that these also contain the hydrophilic compound described above.
  • the outermost layer of the reflection-modifying layers, viewed from the substrate is a high-index layer.
  • the antireflection layer AR-HI-1 represents the outermost antireflection layer (seen from the substrate).
  • step (ii) ie the deposition of one or more layers modifying the light reflection (eg antireflection layers), a hydrophilic antifog layer AF-1 is deposited in step (iii).
  • a hydrophilic antifog layer AF-1 is deposited in step (iii).
  • At least one of the reflection-modifying layers preferably at least the outermost of these layers viewed from the substrate, already contains a hydrophilic compound and the deposition of a separate anti-fog layer is therefore no longer necessary.
  • the hydrophilic component (b) can optionally also comprise the hydrolyzable functional organosilane in addition to the hydrolyzable hydrophilic organosilane.
  • the proportion of the hydrophilic components (a) and/or (b) in the liquid composition C AF-1 is preferably chosen such that the resulting antifog coating AF-1 is sufficiently hydrophilic to be able to react with water condensing on its surface. to form a contact angle of less than 30° or preferably even to bring about complete wetting with a film of water (contact angle of 0°).
  • the composition C AF- 1 used for depositing the antifog layer AF-1 does not contain any particulate inorganic material selected from an inorganic oxide with porous or hollow particles, an oxyfluoride or a fluoride, nor any particulate Metal oxide, in particular non-particulate metal oxide, selected from TiO 2 , SnO 2 , ZrO 2 , Sb 2 O 5 , Sb 2 O 3 , SiO 2 or mixtures or mixed oxides or core-shell structures thereof.
  • the liquid composition C AF-1 is applied by spin coating or dip spin coating.
  • spin coating or dip spin coating With regard to the details of the spin or dip spin coating, reference can be made to the statements made above in the description of the deposition of the hard layer HC-1.
  • this layer represents the outermost layer of the coated optical element.
  • the final curing (by thermal and/or UV treatment) of all deposited layers can take place directly after the deposition of this layer AF-1.
  • the respective layer thicknesses can decrease come.
  • a suitable temperature range for the thermal treatment is, for example, 40°C - 120°C, more preferably 60°C - 100°C.
  • the functional groups of the organosilane molecules e.g. the epoxy groups
  • the functional groups of the organosilane molecules can react with one another and thus bring about a three-dimensional crosslinking in the hard layer.
  • the functional groups of the organosilane molecules are crosslinked by UV treatment or UV irradiation (e.g. in the case of (meth)acryl or (meth)acryloxy), suitable wavelength ranges are known in principle to those skilled in the art.
  • the UV treatment can be carried out, for example, with a wavelength in the range from 100 nm to 380 nm.
  • This final thermal treatment and/or UV treatment of all deposited layers of the multilayer optical element is preferably carried out over a period of time that leads to the most complete possible crosslinking of the organosilane molecules in the individual layers.
  • steps (i), (ii), (iii) and optionally (iv) it is possible for steps (i), (ii), (iii) and optionally (iv) to follow one another directly. Alternatively, it is also possible that between some or all of these process steps can optionally be carried out further process steps. As already explained above, it is also possible that all or at least some of the method steps (i), (ii), (iii) and optionally (iv) comprise two or more sub-steps, for example if two or more layers for modifying the light reflection of the substrate (e.g. in the form of alternating low- and high-index layers).
  • the thickness of the hard layer HC-1 in the optical element obtained by the method described (ie after the final crosslinking step has been carried out) is preferably in the range from 1.0 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • this hard layer HC-1 preferably has a refractive index that is matched as well as possible to the refractive index of the substrate. If, for example, it is a substrate that includes a plastic glass, the hard layer HC-1 preferably has a refractive index n HC-1 in the range of 1.45-1.80.
  • the thickness of the layer R-LI-1 in the optical element obtained by the method described (ie after the final crosslinking step has been carried out) is preferably in the range from 10 nm to 150 nm.
  • this layer R-LI-1 a refractive index n AR-LI-1 which is smaller than the refractive index of the hard layer HC-1.
  • the layer R-LI-1 preferably has a refractive index n R-LC-1 in the range of 1.20-1.40.
  • the layer R-HI-1 is present, it preferably has a thickness in the range from 10 nm to 150 nm in the optical element obtained by the method described (ie after the final crosslinking step has been carried out).
  • this layer has R-HI-1 has a refractive index n R-HI-1 which is greater than the refractive index of layer R-LI-1 and preferably greater than the refractive index of hard layer HC-1. If, for example, it is a substrate that includes a plastic glass, the layer R-HI-1 preferably has a refractive index n R-HI-1 in the range of 1.65-1.90. If the antifog layer AF-1 is present, its thickness can be varied over a wide range in the optical element obtained by the method described (ie after the final crosslinking step has been carried out). For example, the layer thickness can be chosen so small that the anti-fog layer AF-1 is no longer optically effective.
  • the thickness of the anti-fog layer is less than 10 nm.
  • the thickness of the anti-fog layer AF-1 is in the range of 10-150 nm.
  • the refractive index is preferably selected in such a way that it is suitably adapted to the optical design of the optical element. The selection of a suitable refractive index is easily possible for the person skilled in the art on the basis of his specialist knowledge.
  • the present invention also relates to a multilayer optical element producible or produced by the first method described above or the second method described above.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen optischen Elements sowie ein durch dieses Verfahren erhältliches optisches Element.
  • Es gibt unterschiedliche Ansätze, wie Antifog-Eigenschaften (d.h. Antibeschlagseigenschaften) bei optischen Elementen wie z.B. Brillengläsern erreicht werden können. Typischerweise sind dies Sprays oder mit Flüssigkeiten getränkte Tücher. Die zum Einsatz kommenden Flüssigkeiten enthalten üblicherweise Tenside. Ein dadurch bewirkter Antifog-Effekt ist nicht dauerhaft, so dass die Flüssigkeit wiederholt auf die Oberfläche aufgetragen werden muss.
  • US 2012/0019767 A1 beschreibt ein optisches Element, auf dem ein Flüssigkeitsfilm zur Bereitstellung einer temporären Antifog-Wirkung vorliegt.
  • Es ist bekannt, dass optische Elemente eine oder mehrere Schichten aufweisen können, mit denen die Lichtreflexion des Substrats modifiziert wird. Um die Reflexion von Oberflächen optischer Elemente wie Linsen, Objektiven oder Prismen zu unterdrücken und die Transmission zu erhöhen, ist es bekannt, AntireflexBeschichtungen (auch als AR-Beschichtungen bezeichnet) einzusetzen. Diese AR-Beschichtungen können grundsätzlich einschichtig oder auch mehrschichtig ausgestaltet sein. Bei mehrschichtigen AR-Systemen können z.B. hoch- und niedrigbrechende Schichten in alternierender Reihenfolge verwendet werden. Alternativ ist es auch möglich, dass solche Mehrschichtsysteme mit hoch- und niedrigbrechenden Schichten in alternierender Reihenfolge einen Spiegel-Effekt bewirken.
  • WO 2012/013739 und WO 2012/013740 beschreiben mehrschichtige Strukturen mit Antireflexionswirkung und permanenter Antifog-Wirkung.
  • Optische Oberflächen, insbesondere bei der Verwendung von Kunststoffgläsern, sind häufig kratzempfindlich. Daher ist bekannt, solche optischen Oberflächen mit einer sogenannten Hartschicht zu schützen.
  • US 2009/011255 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen optischen Elements, umfassend eine Antireflexionsschicht aus einem Organosilan und einem Epoxidharz und einer darauf aufgebrachten, wasserabweisenden Schutzschicht.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem in möglichst effizienter Weise ein beschichtetes optisches Element erhältlich ist, dessen Reflexionseigenschaften gezielt eingestellt werden können (z.B. gute Antireflexionseigenschaften)und das sowohl eine gute permanente Antifog-Wirkung wie auch eine hohe Kratzfestigkeit aufweist. Weiterhin ist wünschenswert, dass die Schichten untereinander eine gute Haftfestigkeit und hohe Wärmebeständigkeit aufweisen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines beschichteten optischen Elements, das den oben genannten Anforderungen gerecht wird.
  • Die Erfindung ist in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Beschrieben wird ein erstes Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen optischen Elements, umfassend
    1. (i) ein Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CHC-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung auf ein Substrat zur Ausbildung einer Hartschicht HC-1 mit einem Brechungsindex nHC-1, die flüssige Zusammensetzung umfassend:
      • ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird; und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
        und eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CHC-1, um ein Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken,
    2. (ii) nach Schritt (i) das Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung mindestens einer die Lichtreflexion des Substrats modifizierenden Schicht R-LI-1 mit einem Brechungsindex nR-LI-1, wobei nR-LI-1<nHC-1,
      die flüssige Zusammensetzung umfassend:
      • ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird;
        und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
      • ein partikelförmiges anorganisches Material, das aus einem anorganischen Oxid mit porösen oder hohlen Partikeln, einem Oxyfluorid oder einem Fluorid ausgewählt wird,
        und eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken,
    3. (iii) nach Schritt (ii) das Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CAF-1 durch eine Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung einer hydrophilen Antifog-Beschichtung AF-1,
      die flüssige Zusammensetzung CAF-1 zumindest eine der folgenden hydrophilen Komponenten (a) und (b) oder ein Gemisch von (a) und (b) umfassend:
      1. (a) ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
        sowie ein hydrophiles Polymer; und/oder
      2. (b) ein hydrolysierbares hydrophiles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer hydrophilen Gruppe aufweist, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des hydrophilen Organosilans,
    4. (iv) nach Schritt (iii) eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung der aufgebrachten Schichten, wobei die hydrophile Antifog-Beschichtung AF-1 die äußerste Schicht des optischen Elements darstellt.
  • Zur Verstärkung der Antifog-Wirkung kann es bevorzugt sein, dass auch die flüssige Zusammensetzung CR-LI-1, aus der die Schicht R-LI-1 gebildet wird, eine hydrophile Verbindung enthält. Bevorzugt handelt es sich bei der hydrophilen Verbindung um ein hydrophiles Polymer, ein hydrolysierbares hydrophiles Organosilan oder ein Gemisch davon. Als geeignete hydrophile Polymere können beispielsweise Poly(N-isopropylacrylamid), Polyacrylamid, Poly(2-oxazolin), Polyethylenimin, Polyacrylsäure, Polyacrylat, Polymethacrylat, Poly(ethylenglykol), Poly(propylenglykol), Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polystyrolsulfonat, Polyvinylsulfonsäure, Polymere bzw. Copolymere des Maleinsäureanhydrids und Polymethylvinylether genannt werden. Diese Polymere können in Form von Homopolymeren oder auch als Copolymere vorliegen. Bei der hydrophilen Gruppe, die in dem hydrolysierbaren hydrophilen Organosilan vorliegt, handelt es sich bevorzugt um Polyvinylpyrrolidon, Polyoxyalkylen (z.B. Polyethoxy oder Polypropxy), Poly(meth)acrylat, Sulfonsäure oder ein Salz davon und Sulfonsäureester.
  • Handelt es sich bei der hydrophilen Gruppe des Organosilans um eine Polyethoxy- oder Polypropoxy-Gruppe, kann diese linear oder verzweigt sein und enthält bevorzugt 2-30 Ethoxy- oder Propxy-Einheiten. Beispielhaft können in diesem Zusammenhang folgende hydrolysierbare hydrophile Organosilane genannt werden: 2-[Methoxy(Polyethylenoxy[ 6-9])propyl]-trimethoxysilan, 2-[Methoxy(Polyethylenoxy[9-11 ])propyl]-trimethoxysilan, 2-[Methoxy(Polyethylenoxy[11-13])propyl]-trimethoxysilan, 2-[Methoxy(Polyethyleneoxy[13-15])propyl]-trimethoxysilan, Bis-propyl-trimethoxysilan Polyethylenoxid[6-9]).
  • Optional kann die hydrophile Komponente (b) neben dem hydrolysierbaren hydrophilen Organosilan auch noch das hydrolysierbare funktionelle Organosilan umfassen.
  • Weiterhin beschrieben wird ein zweites Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen optischen Elements, umfassend
    1. (i) das Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CHC-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung auf einem Substrat zur Ausbildung einer Hartschicht HC-1 mit einem Brechungsindex nHC-1,
      • die flüssige Zusammensetzung umfassend:
        • ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
      • und eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CHC-1, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken,
    2. (ii) nach Schritt (i) das Aufbringen zumindest einer flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung mindestens einer die Lichtreflexion des Substrats modifizierenden Schicht R-LI-1 mit einem Brechungsindex nR-LI-1, wobei n R − LI − 1 < n HC − 1 ,
      Figure imgb0001
      • die flüssige Zusammensetzung umfassend:
        • ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird,
          und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
        • ein partikelförmiges anorganisches Material, das aus einem anorganischen Oxid mit porösen oder hohlen Partikeln, einem Oxyfluorid oder einem Fluorid ausgewählt wird,
      • und optional das Aufbringen zumindest einer flüssigen Zusammensetzung CR-HI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung einer die Lichtreflexion des Substrats modifizierenden Schicht R-HI-1 mit einem Brechungsindex nR-HI-1, wobei nR-HI-1 > nHC-1 > nR-LI-1 ist, die flüssige Zusammensetzung CR-HI-1 umfassend:
        • ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
        • ein partikelförmiges hochbrechendes Metalloxid, das bevorzugt aus TiO2, SnO2, ZrO2, Sb2O5, Sb2O3, SiO2 oder Gemischen oder Core-Shell-Strukturen davon ausgewählt wird,
      • wobei zumindest eine der flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 und/oder zumindest eine der optionalen flüssigen Zusammensetzung CR-HI-1 eine hydrophile Verbindung enthält, die aus einem hydrophilen Polymer, einem hydrolysierbaren hydrophilen Organosilan oder einem Gemisch davon ausgewählt wird;
      • und eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 und optional dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-HI-1, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken;
    3. (iii) nach Schritt (ii) eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung der aufgebrachten Schichten.
  • Da gemäß des zweiten, vorhergehend beschriebenen Verfahrens bereits mindestens eine der die Lichtreflexion modifizierenden Schichten eine hydrophile Komponente enthält, ist das Aufbringen einer separaten Antifog-Schicht nicht mehr erforderlich. Zur Verstärkung des Antifog-Effekts kann es allerdings bevorzugt sein, nach Schritt (ii) und vor Schritt (iii) eine flüssige Zusammensetzung CAF-1 durch eine Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung einer hydrophilen Antifog-Beschichtung AF-1 aufzubringen, die flüssige Zusammensetzung CAF-1 zumindest eine der folgenden hydrophilen Komponenten (a) und (b) oder ein Gemisch von (a) und (b) umfassend:
    1. (a) ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
      sowie ein hydrophiles Polymer; und/oder
    2. (b) ein hydrolysierbares hydrophiles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer hydrophilen Gruppe aufweist, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des hydrophilen Organosilans,
  • Bezüglich geeigneter hydrophiler Polymere in der hydrophilen Komponente (a) und geeigneter hydrophiler Organosilane (hydrophile Komponente (b)) kann auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen werden.
  • Optional kann die hydrophile Komponente (b) neben dem hydrolysierbaren hydrophilen Organosilan auch noch das hydrolysierbare funktionelle Organosilan umfassen.
  • Sofern nicht gesondert angemerkt, gelten die nachfolgenden Ausführungen sowohl für das erste, vorhergehend beschriebene Verfahrenwie auch für das zweite, vorhergehend beschriebene Verfahren.
  • Es wurde festgestellt, dass ein mehrschichtiges optisches Element, welches sowohl eine gute Antifog-Wirkung wie auch hohe Kratzfestigkeit aufweist und eine gezielte Modifizierung der Reflexionseigenschaften des Substrats (z.B. in Form einer Antireflex(AR)- Wirkung) ermöglicht, in einem effizienten nass-chemischen Verfahren hergestellt werden kann, wenn alle funktionellen Schichten (d.h. die Hartschicht, die die Lichtreflexion modifizierende(n) Schicht(en) und die Antifog-Schicht) aus den oben definierten Organosilanen gebildet werden und dadurch auf einer einheitlichen, miteinander kompatiblen chemischen Basis beruhen. Die durchgängige Anwendung der Schleuder- oder Tauchschleuderbeschichtung im beschriebenen Verfahren für die Abscheidung der funktionellen Schichten führt zu einer wesentlichen Vereinfachung des Herstellungsverfahrens solcher beschichteten optischen Elemente.
  • Aufgrund der einheitlichen, miteinander kompatiblen chemischen Basis der aufgebrachten Beschichtungszusammensetzungen ergeben sich sehr gute Haftungseigenschaften zwischen benachbarten Schichten. Weiterhin wird eine hohe Wärmebeständigkeit des Schichtpakets erreicht, während Stress induzierte Beschichtungsdefekte reduziert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden daher alle Schichten in dem beschriebenen Verfahren durch eine Schleuder- oder Tauch-Schleuderbeschichtung auf dem Substrat aufgebracht.
  • Bevorzugt enthält jede der aufgebrachten Schichten das oben definierte (und nachfolgend noch eingehender beschriebene) hydrolysierbare funktionelle Organosilan und/oder das oben definierte (und nachfolgend noch eingehender beschriebene) hydrolysierbare hydrophile Organosilan.
  • Bei dem optischen Element handelt es sich bevorzugt um eine Sehhilfe.
  • Als geeignete optische Elemente können z.B. um Brillengläser, Ferngläser, Lupenbrillen Abdeckscheiben bzw. Abdeckgläser, Linsen wie Okkularlinsen, Kameralinsen oder Frontlinsen, oder Strahlteilerkomponenten genannt werden.
  • Bei dem Substrat, auf das die Schichten in dem beschriebenen Verfahren aufgebracht werden, kann es sich beispielsweise um ein optisches Glas aus Kunststoff oder anorganischem Glas handeln. Ein solches Kunststoffglas kann z.B. einen oder mehrere der folgenden Kunststoffe aufweisen: Polycarbonat, Poly(methyl)methacrylat, Polyurethane, Polyamide, Polydiethylenglykol-bis-allyl carbonat (CR39), Polythiourethane wie z.B. MR-6, MR-7, MR-8, MR-10, MR-174. Es ist auch möglich, dass das Substrat bereits eine sogenannte Primer-Schicht oder haftvermittelnde Schicht aufweist, um die Haftfestigkeit der Hartschicht HC-1 auf dem Substrat zu verbessern. Bei einer solchen Primer-Schicht kann es sich beispielsweise um eine Polyurethan-Schicht handeln. Im Fall von photochromen Gläsern ist es auch möglich, dass das Substrat bereits eine Polymerschicht (z.B. eine Acrylharz-Schicht) mit Farbstoffen, optional in Kombination mit der Primer-Schicht, aufweist.
  • Wie oben erläutert, wird in Schritt (i) des beschriebenen Verfahrens eine flüssige Zusammensetzung CHC-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung auf einem Substrat zur Ausbildung einer Hartschicht HC-1 mit einem Brechungsindex nHC-1 aufgebracht. Das Aufbringen einer solchen Hartschicht verbessert die Kratzfestigkeit des optischen Elements. Eine Hartbeschichtung ist daher im Allgemeinen eine Beschichtung, die härter ist als das Material des Substrats (z.B. des Kunststoffglases).
  • Die flüssige Zusammensetzung CHC-1 umfasst ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans.
  • Der Begriff "Organosilan" wird in Übereinstimmung mit dem allgemeinen Fachwissen verwendet und bezeichnet daher eine Silanverbindung mit mindestens einem organischen Rest, der über ein C-Atom an das Si-Atom gebunden ist. Dieser organische Rest enthält zumindest eine der oben genannten funktionellen Gruppen. Organosilane, deren organische Reste funktionelle Gruppen aufweisen, werden auch als "organo-funktionelle Silane" bezeichnet. Über diese Gruppen können die Organosilanmoleküle untereinander oder mit weiteren optionalen Komponenten (z.B. Epoxidharz und/oder (Meth)acrylharz) der flüssigen Zusammensetzung CHC-1 vernetzt werden. Wie dem Fachmann bekannt ist, können solche Vernetzungsreaktionen der oben genannten funktionellen Gruppen thermisch oder durch UV-Strahlung initiiert werden.
  • Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, weisen hydrolysierbare Organosilane neben den organischen Resten, die über ein C-Atom mit dem Si-Atom verbunden sind, auch solche Reste auf, die sich unter Einwirkung von Wasser (und gegebenenfalls Säure oder Base) hydrolytisch vom Si-Atom abspalten lassen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist daher das hydrolysierbare funktionelle Organosilan zumindest einen an das Si-Atom gebundenen und hydrolytisch abspaltbaren Rest auf, der aus Alkoxy (bevorzugt C1-4-Alkoxy wie z.B. Methoxy, Ethoxy oder Propoxy), Acyloxy (z.B. Acetoxy), Cycloalkyloxy, Aryloxy, Acylalkylenoxy, Arylalkylenoxy, Halogen, oder Kombinationen davon ausgewählt wird.
  • Solche hydrolysierbaren funktionellen Organosilane sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und kommerziell erhältlich bzw. durch dem Fachmann geläufige Syntheseverfahren herstellbar.
  • Durch den Begriff "Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt" wird zum Ausdruck gebracht, dass es auch möglich ist, dass das hydrolysierbare funktionelle Organosilan zumindest teilweise unter Ausbildung von Silanolgruppen bereits hydrolysiert wurde und außerdem bereits in gewissem Umfang Kondensationsreaktionen zwischen diesen Silanolgruppen stattgefunden haben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem hydrolysierbaren funktionellen Organosilan um ein Organosilan der folgenden Formel (I):

            R6R7 3-nSi(OR5)n     (I)

    worin
    • R5 eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl-, Acyl-, Alkylenacyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Alkylenarylgruppe ist,
    • R6 ein organischer Rest ist, der mindestens eine funktionelle Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird,
    • R7 eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Alkylenarylgruppe ist,
    • n 2 oder 3 ist,
    und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des Organosilans (I).
  • Wenn R5 und/oder R7 eine Alkylgruppe ist/sind, handelt es sich bevorzugt um eine C1-8-Alkylgruppe, bevorzugter eine C1-4-Alkylgruppe, die gegebenenfalls noch substituiert sein kann. Beispielhaft können in diesem Zusammenhang Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert.-Butyl, Hexyl oder auch Octyl genannt werden.
  • Wenn R5 und/oder R7 eine Acylgruppe ist/sind, so handelt es sich bevorzugt um Acetyl, Propionyl oder Butyryl.
  • Wenn R5 und/oder R7 eine Alkylenacylgruppe ist/sind, handelt es sich bevorzugt um eine C1-6-Alkylen-Acylgruppe (z.B. -CH2-Acyl; -CH2-CH2-Acyl; etc.) wobei die Acyleinheit bevorzugt Acetyl, Propionyl oder Butyryl ist.
  • Unter einer Alkylen-Gruppe wird eine zweiwertige Alkylgruppe verstanden (also z.B. -CH2-; -CH2-CH2-; etc.).
  • Wenn R5 und/oder R7 eine Cycloalkylgruppe ist/sind, handelt es sich bevorzugt um einen Cyclohexyl-Rest, der gegebenenfalls substituiert sein kann.
  • Wenn R5 und/oder R7 eine Arylgruppe ist/sind, handelt es sich bevorzugt um einen Phenylrest, der gegebenenfalls substituiert sein kann.
  • Wenn R5 und/oder R7 eine Alkylenarylgruppe ist/sind, handelt es sich bevorzugt um einen C1-6-Alkylen-Arylrest (z.B. -CH2-Aryl; -CH2-CH2-Aryl; etc.), wobei die Aryleinheit bevorzugt Phenyl ist, das gegebenenfalls substituiert sein kann.
  • Es wird unter Acryl folgende Gruppe verstanden:

            CH2=CH-C(O)-

  • Es wird unter Methacryl folgende Gruppe verstanden:

            CH2=C(CH3)-C(O)-

  • Es wird unter Acryloxy folgende Gruppe verstanden:

            CH2=CH-C(O)-O-

  • Es wird unter Methacryloxy folgende Gruppe verstanden:

            CH2=C(CH3)-C(O)-O-

  • Eine bevorzugte Epoxy-Gruppe ist Glycidoxy.
  • Die oben genannten funktionellen Gruppen können direkt mit dem Si-Atom verbunden sein. Alternativ ist es auch möglich, dass die funktionellen Gruppen über einen Spacer mit dem Si-Atom verbunden sind. Geeignete Spacergruppen sind z.B. C1-8Alkylen, eine Arylengruppe (beispielsweise Phenylen) oder eine
  • C1-8Alkylenethergruppe.
  • Handelt es sich bei der funktionellen Gruppe um eine Epoxy-Gruppe, weist der Rest R6 bevorzugt folgende Formel (II) auf
    Figure imgb0002
     worin
    • R8 Wasserstoff oder C1-4-Alkyl, bevorzugt Wasserstoff, ist und
    • R9 eine unsubstituierte oder substituierte C1-10-Alkylen-Gruppe, bevorzugter eine unsubstituierte oder substituierte C1-4-Alkylen-Gruppe ist.
  • Bevorzugte hydrolysierbare Organosilane mit Epoxy als funktioneller Gruppe sind z.B. 3-Glycidoxymethyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrihydroxysilan, 3-Glycidoxypropyldimethylhydroxysilan, 3-Glycidoxypropyldimethylethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan, 3-Glycidoxypropyldimethoxymethylsilan, 3-Glycidoxypropyldiethoxymethylsilan, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, und entsprechende Derivate.
  • Handelt es sich bei der funktionellen Gruppe um Acryloxy oder Methacryloxy, kann der Rest R6 beispielsweise folgende Struktur aufweisen:

            -C1-8Alkylen-O-C(O)-CH=CH2

    bzw.

            -C1-8Alkylen-O-C(O)-C(CH3)=CH2

  • Bevorzugte hydrolysierbare Organosilane mit (Meth)acryloxy als funktioneller Gruppe sind z.B. 3-(Meth)acryloxymethyltrimethoxysilan,
    • 3-(Meth)acryloxypropyltrihydroxysilan,
    • 3-(Meth)acryloxypropyldimethylhydroxysilan,
    • 3-(Meth)acryloxypropyldimethylethoxysilan,
    • 3-(Meth)acryloxypropylmethyldiethoxysilan,
    • 3-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltriethoxysilan,
    • 3-(Meth)acryloxypropyldimethoxymethylsilan,
    • 3-(Meth)acryloxypropyldiethoxymethylsilan, und entsprechende Derivate.
  • Zur Einstellung einer für die Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung geeigneten Viskosität kann es bevorzugt sein, wenn die Zusammensetzung CHC-1 ein Lösungsmittel enthält. Geeignete Lösungsmittel, mit denen funktionelle Organosilane in einem Schleuderprozess oder Tauch-Schleuderprozess auf ein Substrat aufgebracht werden können, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
  • Ein geeignetes Lösungsmittel kann beispielsweise aus einem Alkohol, Ether oder Ester oder deren Gemischen ausgewählt werden. Bevorzugt enthält das Lösungsmittel zusätzlich zu den oben genannten organischen Lösungsmitteln noch Wasser.
  • Enthält das Lösungsmittel einen Alkohol, wird dieser bevorzugt aus einem Alkanol, Cycloalkanol, Arylalkohol, Alkylenglycol, Monoalkylether von Polyoxyalkylenglycolen oder Monoalkylether von Alkylenglycolen oder deren Gemischen ausgewählt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Alkohol aus einem C1-6-Alkanol, bevorzugter einem C1-4-Alkanol, einem Mono-C1-4-Alkylether eines C2-4-Alkylenglycols, oder einem Gemisch davon ausgewählt.
  • Enthält das Lösungsmittel einen Ether, wird dieser bevorzugt aus einem Dialkylether, einem cycloaliphatischen Ether, einem Arylether oder Alkylarylether oder deren Gemischen ausgewählt.
  • Enthält das Lösungsmittel einen Ester, wird dieser bevorzugt aus einem Alkylester, Cycloalkylester, Arylalkylester, Alkylenglycolester oder deren Gemischen ausgewählt.
  • Zur weiteren Verbesserung der Kratzfestigkeit kann die flüssige Zusammensetzung CHC-1 optional noch
    • eine Silanverbindung der Formel (III)
      Figure imgb0003
       worin
      R1, R2, R3 und R4, die gleich oder unterschiedlich sein können, ausgewählt werden aus Alkyl, Acyl, Alkylenacyl, Cycloalkyl, Aryl oder Alkylenaryl, die gegebenenfalls substituiert sein können, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des Silanderivats (III),
    • und/oder ein partikelförmiges anorganisches Oxid, Fluorid oder Oxyfluorid enthalten.
  • Wenn R1, R2, R3 und/oder R4 in der Silanverbindung eine Alkylgruppe ist/sind, handelt es sich bevorzugt um eine C1-8-Alkylgruppe, bevorzugter eine C1-4-Alkylgruppe, die gegebenenfalls noch substituiert sein kann. Beispielhaft können in diesem Zusammenhang Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert.-Butyl, Hexyl oder auch Octyl genannt werden.
  • Wenn R1, R2, R3 und/oder R4 in der Silanverbindung eine Acylgruppe ist/sind, so handelt es sich bevorzugt um Acetyl, Propionyl oder Butyryl.
  • Wenn R1, R2, R3 und/oder R4 in der Silanverbindung eine Alkylenacylgruppe ist/sind, handelt es sich bevorzugt um eine C1-6-Alkylen-Acylgruppe (z.B. -CH2-Acyl; -CH2-CH2-Acyl; etc.) wobei die Acyleinheit bevorzugt Acetyl, Propionyl oder Butyryl ist. Unter einer Alkylen-Gruppe wird eine zweiwertige Alkylgruppe verstanden (also z.B. -CH2-; -CH2-CH2-; etc.).
  • Wenn R1, R2, R3 und/oder R4 in der Silanverbindung eine Cycloalkylgruppe ist/sind, handelt es sich bevorzugt um einen Cyclohexyl-Rest, der gegebenenfalls substituiert sein kann.
  • Wenn R1, R2, R3 und/oder R4 in der Silanverbindung eine Arylgruppe ist/sind, handelt es sich bevorzugt um einen Phenylrest, der gegebenenfalls substituiert sein kann.
  • Wenn R1, R2, R3 und/oder R4 in der Silanverbindung eine Alkylenarylgruppe ist/sind, handelt es sich bevorzugt um einen C1-6-Alkylen-Arylrest (z.B. -CH2-Aryl; -CH2-CH2-Aryl; etc.), wobei die Aryleinheit bevorzugt Phenyl ist, das gegebenenfalls substituiert sein kann.
  • Bevorzugte Silanverbindungen der Formel (III) sind z.B. Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetrapropoxysilan, Tetraisopropoxysilan, Tetrabutoxysilan, Tetraisobutoxysilan, Tetrakis(methoxyethoxy)silan, Tetrakis(methoxypropoxy)silan, Tetrakis(ethoxyethoxy)silan, Tetrakis(methoxyethoxyethoxy)silan, Trimethoxyethoxysilan, Dimethoxydiethoxysilan und entsprechende Derivate.
  • Diese Silanverbindungen der Formel (III) sind dem Fachmann allgemein bekannt und sind kommerziell erhältlich und/oder durch dem Fachmann bekannte Standardverfahren herstellbar.
  • Das optional in der Zusammensetzung CHC-1 vorliegende partikelförmige anorganische Oxid, Fluorid oder Oxyfluorid kann durch Einbau in das bestehende Netzwerk zur Erhöhung der Kratzfestigkeit beitragen. Weiterhin kann durch Auswahl geeigneter Oxide, Fluoride oder Oxyfluoride die Brechzahl der Beschichtung der Brechzahl des Substrats angepasst werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das anorganische Oxid aus SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2, Sb2O3, Sb2O5, Al2O3, AlO(OH) oder Mischoxiden oder Gemischen oder Core-Shell-Strukturen davon ausgewählt. Als Fluorid kann beispielsweise MgF2 als reine Komponente oder in Core-Shell-Struktur mit einem der oben genannten Oxide eingesetzt werden.
  • Der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Komponente sollte bevorzugt so gewählt sein, dass die Transparenz der Beschichtung nicht beeinflusst wird. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die partikelförmige anorganische Komponente einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 2 nm bis 150 nm, noch bevorzugter von 2 nm bis 70 nm auf. Der mittlere Partikeldurchmesser wird über dynamische Lichtstreuung gemessen.
  • Optional kann die Zusammensetzung CHC-1 noch eine hydrophile Verbindung enthalten, bevorzugt ein hydrophiles Polymer oder ein hydrolysierbares hydrophiles Organosilan oder ein Gemisch davon.
  • Diese hydrophile Verbindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Zusammensetzung CAR-LI-1 noch eingehender beschrieben werden.
  • Optional kann die Zusammensetzung CHC-1 noch ein (Meth)acrylharz, oder ein Epoxidharz oder ein Gemisch davon enthalten.
  • Zur besseren Vernetzung der funktionellen Organosilanmoleküle untereinander oder mit weiteren optionalen Komponenten kann die Zusammensetzung CHC-1 noch geeignete Katalysatoren enthalten. Solche Katalysatoren, mit denen die thermisch oder UV-initiierte Vernetzung unterstützt werden kann, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
  • Die flüssige Zusammensetzung CHC-1 wird durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung auf das Substrat aufgebracht.
  • Der Begriff "Schleuderbeschichtung" wird in seiner üblichen, dem Fachmann geläufigen Bedeutung verstanden und bezeichnet daher eine Methode zur Beschichtung, bei der ein flüssiges Beschichtungsmaterial auf ein rotierendes Substrat aufgebracht (z.B. aufgetropft) wird. Das Beschichtungsmaterial verteilt sich auf dem Substrat. Während des Abdampfens des Lösungsmittels bildet sich eine dünne Schicht mit weitgehend homogener Schichtdicke.
  • Der Begriff "Tauch-Schleuderbeschichtung" wird in seiner üblichen, dem Fachmann geläufigen Bedeutung verstanden und bezeichnet daher eine Methode zur Beschichtung, bei der das zu beschichtende Substrat in ein Bad des flüssigen Beschichtungsmaterials eingetaucht und nach dem Herausnehmen aus dem Bad überflüssiges Material durch Rotation des Substrats abgeschleudert wird. Das Beschichtungsmaterial verteilt sich auf dem Substrat. Während des Abdampfens des Lösungsmittels bildet sich eine dünne Schicht mit weitgehend homogener Schichtdicke.
  • Wie oben erwähnt, wird während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CHC-1 eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung durchgeführt, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken.
  • Die thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung kann so durchgeführt werden, dass bereits in Schritt (i) eine vollständige oder im Wesentlichen vollständige Vernetzung der funktionellen Organosilanmoleküle erreicht wird.
  • Alternativ kann es auch bevorzugt sein, die thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung so durchzuführen, dass in Schritt (i) eine erste, aber noch unvollständige Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle erfolgt.
  • Dies bewirkt, dass zwischen den Organosilanmolekülen und gegebenenfalls optionalen Komponenten der flüssigen Zusammensetzung CHC-1 bereits eine gewisse dreidimensionale Vernetzung und damit eine ausreichende Vorhärtung der Schicht realisiert wird, so dass auf dieser Schicht anschließend weitere Schichten abgeschieden werden können.
  • Der Vernetzungsgrad kann mit bekannten analytischen Verfahren überprüft werden.
  • Ein geeigneter Temperaturbereich für die thermische Behandlung ist beispielsweise 40°C - 120°C, bevorzugter 60°C-100°C. In diesem Temperaturbereich können die funktionellen Gruppen der Organosilanmoleküle (z.B. die Epoxygruppen) miteinander reagieren und somit eine dreidimensionale Vernetzung in der Hartschicht bewirken.
  • Sofern die Vernetzung der funktionellen Gruppen der Organosilanmoleküle durch UV-Behandlung bzw. UV-Bestrahlung bewirkt wird (z.B. bei (Meth)acryl oder (Meth)acryloxy), sind dem Fachmann geeignete Wellenlängenbereiche grundsätzlich bekannt. Die UV-Behandlung kann beispielsweise mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm - 380 nm erfolgen.
  • Bei einer noch unvollständigen Vernetzung in Schritt (i) erfolgt die abschließende Aushärtung der Hartschicht HC-1 bevorzugt erst, nachdem alle weiteren Schichten abgeschieden wurden. Bevorzugt werden also alle abgeschiedenen Schichten gemeinsam (d.h. zeitgleich) einer abschließenden Aushärtung durch thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung unterzogen. Neben einer verbesserten Prozesseffizienz führt dies auch zu einer verbesserten Haftungsfestigkeit benachbarter Schichten.
  • Die durch das beschriebene Verfahren erhaltene Hartschicht HC-1 (also nach Durchführung der abschließenden thermischen Behandlung in Schritt (iv) gemäß des ersten, vorhergehend beschriebenen Verfahrens bzw. in Schritt (iii) gemäß des zweiten, vorhergehend beschriebenen Verfahrens) weist einen Brechungsindex nHC-1 auf.
  • Bevorzugt wird dieser Brechungsindex der Hartschicht HC-1 so gewählt, dass er dem Brechungsindex des Substrats entspricht oder zumindest möglichst wenig davon abweicht. Geeignete Mittel bzw. Maßnahmen zur Einstellung des Brechungsindex einer abgeschiedenen Schicht wie z.B. der oben beschriebenen Hartschicht sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Beispielsweise kann durch Zugabe geeigneter hochbrechender Metalloxidpartikel (z.B. partikelförmiges TiO2, SnO2, ZrO2, Sb2O5 und/oder Sb2O3) der Brechungsindex nHC-1 der Hartschicht HC-1 zu höheren Werten verschoben werden.
  • Wenn das Substrat ein optisches Glas aus Kunststoff umfasst, weist die Hartschicht HC-1 bevorzugt einen Brechungsindex nHC-1 im Bereich von 1,45-1,80, bevorzugter 1,50-1,70 auf.
  • Der Brechungsindex der Hartschicht HC-1 (sowie aller weiteren Schichten, die im Rahmen des beschriebenen Verfahrens aufgebracht werden) kann über gängige, dem Fachmann bekannte Verfahren bestimmt werden. Beispielsweise wird der Brechungsindex bestimmt, indem eine Reflexionsmessung mit einem Interferenzspektrometer durchgeführt wird und über ein Simulationsprogramm (beispielsweise von OptiLayer®) eine Reflexkurve angepasst wird. Dabei stellt der Brechungsindex eine Optimierungsvariable dar.
  • Es ist möglich, dass Schritt (i) lediglich das Aufbringen der Zusammensetzung CHC-1, jedoch nicht das Aufbringen weiterer Beschichtungszusammensetzungen beinhaltet. Alternativ ist es jedoch möglich, dass Schritt (i) zwei oder mehr Teilschritte umfasst, wobei in den weiteren Teilschritten weitere Zusammensetzungen CHC-2, CHC-3, ... zur Ausbildung weiterer Hartschichten aufgebracht werden. Sofern solche zusätzlichen Zusammensetzungen in Schritt (i) aufgebracht werden, geschieht dies bevorzugt ebenfalls durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung.
  • Wie oben erwähnt, erfolgt in Schritt (ii) das Aufbringen zumindest einer flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung mindestens einer die Reflexion modifizierenden Schicht R-LI-1 mit einem Brechungsindex nR-LI-1, wobei der Brechungsindex dieser Schicht R-LI-1 geringer ist als der Brechungsindex der oben beschriebenen Hartschicht HS-1 (d.h. nR-LI-1<nHC-1).
  • In dem ersten, vorhergehend beschriebenen Verfahren enthält die flüssige Zusammensetzung CR-LI-1
    • ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    • ein partikelförmiges anorganisches Material, das aus einem anorganischen Oxid mit porösen oder hohlen Partikeln, einem Oxyfluorid oder einem Fluorid ausgewählt wird.
  • In dem zweiten, vorhergehend beschriebenen Verfahren enthält mindestens eine der die Lichtreflexion modifizierenden Schichten, also z.B. die Schicht R-LI-1 mit niedrigem Brechungsindex oder, sofern vorhanden, die Schicht R-HI-1 mit hohem Brechungsindex, eine hydrophile Verbindung.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der hydrophilen Verbindung um ein hydrophiles Polymer, ein hydrolysierbares hydrophiles Organosilan oder ein Gemisch davon. Als geeignete hydrophile Polymere können beispielsweise Poly(N-isopropylacrylamid), Polyacrylamid, Poly(2-oxazolin), Polyethylenimin, Polyacrylsäure, Polyacrylat, Polymethacrylat, Poly(ethylenglykol), Poly(propylenglykol), Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polystyrolsulfonat, Polyvinylsulfonsäure, Polymere bzw. Copolymere des Maleinsäureanhydrids und Polymethylvinylether genannt werden. Diese Polymere können in Form von Homopolymeren oder auch als Copolymere vorliegen. Bei der hydrophilen Gruppe, die in dem hydrolysierbaren hydrophilen Organosilan vorliegt, handelt es sich bevorzugt um Polyvinylpyrrolidon, Polyoxyalkylen (z.B. Polyethoxy oder Polypropxy), Poly(meth)acrylat, Sulfonsäure oder ein Salz davon und Sulfonsäureester.
  • Handelt es sich bei der hydrophilen Gruppe des Organosilans um eine Polyethoxy- oder Polypropoxy-Gruppe, kann diese linear oder verzweigt sein und enthält bevorzugt 2-30 Ethoxy- oder Propxy-Einheiten. Beispielhaft können in diesem Zusammenhang folgende hydrolysierbare hydrophile Organosilane genannt werden:
    • 2-[Methoxy(Polyethylenoxy[ 6-9])propyl]-trimethoxysilan,
    • 2-[Methoxy(Polyethylenoxy[9-11 ])propyl]-trimethoxysilan,
    • 2-[Methoxy(Polyethylenoxy[11-13])propyl]-trimethoxysilan,
    • 2-[Methoxy(Polyethyleneoxy[13-15])propyl]-trimethoxysilan,
    • Bis-propyl-trimethoxysilan Polyethylenoxid[6-9]).
  • Wie nachfolgend noch eingehender beschrieben wird, erfolgt in dem ersten, vorhergehend beschriebenen Verfahren noch die Abscheidung einer hydrophilen Antifog-Schicht AF-1.
  • Da in dem zweiten, vorhergehend beschriebenen Verfahren zumindest eine der die Lichtreflexion modifizierenden Schichten bereits eine hydrophile Komponente enthält, ist die Abscheidung einer separaten Antifog-Schicht nicht mehr notwendig. Bevorzugt liegt die hydrophile Verbindung zumindest in der die Lichtreflexion modifizierenden Schicht vor, die vom Substrat aus betrachtet die äußerste Schicht des optischen Elements darstellt. In diesem Fall weist diese äußerste Schicht zumindest zwei Funktionen auf, nämlich die Modifizierung des Reflexionsverhaltens des Substrats sowie die Bereitstellung einer Antifog-Wirkung.
  • Hinsichtlich des hydrolysierbaren funktionellen Organosilans der Zusammensetzung CR-LI-1 kann auf die obigen, bei der Beschreibung der Zusammensetzung CHC-1 gemachten Ausführungen verwiesen werden.
  • Es ist möglich, dass das in der Zusammensetzung CHC-1 vorliegende funktionelle Organosilan dem in der Zusammensetzung CR-LI-1 vorliegenden funktionellen Organosilan entspricht. Alternativ ist es auch möglich, dass sich diese hydrolysierbaren funktionellen Organosilane unterscheiden, beispielsweise in der funktionellen Gruppe des an das Si-Atom gebundenen organischen Rests.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die in den Zusammensetzungen CHC-1 und CR-LI-1 vorliegenden hydrolysierbaren funktionellen Organosilane die gleiche funktionelle Gruppe in dem an das Si-Atom gebundenen organischen Rest auf (beispielsweise jeweils (Meth)acryloxy oder Epoxy als funktionelle Gruppe). Zur Einstellung einer geeigneten Viskosität kann die Zusammensetzung CR-LI-1 ein Lösungsmittel enthalten. Hinsichtlich geeigneter Lösungsmittel kann auf die obigen, bei der Beschreibung der Zusammensetzung CHC-1 gemachten Ausführungen verwiesen werden.
  • Die durch das beschriebene Verfahren erhaltene Schicht R-LI-1 (also nach Durchführung der abschließenden thermischen oder UV-Behandlung in Schritt (iv) gemäß des ersten, vorhergehend beschriebenen Verfahrens bzw. in Schritt (iii) gemäß des zweiten, vorhergehend beschriebenen Verfahrens) weist einen Brechungsindex nR-LI-1 auf.
  • Sofern das mehrschichtige optische Element nur eine die Lichtreflexion des Substrats modifizierende Schicht (d.h. die Schicht R-LI-1) aufweist, fungiert diese Schicht bevorzugt als Antireflexschicht. Sofern das mehrschichtige optische Element noch zusätzliche die Reflexion des Substrats modifizierende Schichten aufweist, kann dieses Schichtpaket als Antireflexbeschichtung oder alternativ auch als Beschichtung mit Spiegeleffekt fungieren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den die Lichtreflexion des Substrats modifizierenden Schichten um Antireflexschichten, die zusammen eine Antireflexbeschichtung darstellen.
  • Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, handelt es sich bei einer AntireflexSchicht oder Antireflex-Beschichtung um eine Schicht oder Beschichtung, die die reflexionsvermindernden Eigenschaften des optischen Elements (z.B. des Brillenglases) verbessert und zu einer Reduzierung der Lichtreflexion an der Grenzfläche zwischen dem Brillenglas und Luft über einen relativ großen Teil des sichtbaren Spektrums führt.
  • Zur Erzielung einer Antireflexionswirkung ist es erforderlich, dass der Brechungsindex der Schicht R-LI-1 geringer ist als der Brechungsindex der oben beschriebenen Hartschicht HS-1 (d.h. nR-LI-1<nHC-1).
  • Wenn das Substrat ein optisches Glas aus Kunststoff umfasst, weist die Antireflexschicht R-LI-1 bevorzugt einen Brechungsindex nR-LI-1 im Bereich von 1,20-1,40 auf.
  • Daher enthält die Zusammensetzung CR-LI-1 ein niedrigbrechendes partikelförmiges anorganisches Material, mit dem sich der Brechungsindex der Schicht zu niedrigeren Werten verschieben lässt. Dieses niedrigbrechende partikelförmige anorganische Material wird aus einem anorganischen Oxid mit porösen oder hohlen Partikeln, einem Oxyfluorid oder einem Fluorid oder Gemischen davon ausgewählt.
  • Bei dem Oxid, das poröse und/oder hohle Partikel aufweist, kann es sich beispielsweise um SiO2 handeln. Durch die Anwesenheit von Luft in den Poren bzw. den Hohlräumen resultiert ein niedriger Brechwert. Durch die Regulierung der Porosität oder des Anteils an Hohlräumen in den Partikeln kann der erwünschte Brechungsindex der Schicht R-LI-1 eingestellt werden. Dies ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
  • Die Herstellung solcher Oxide mit porösen oder hohlen Partikeln erfolgt über Verfahren, die dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind. Solche Materialien sind auch kommerziell erhältlich.
  • Oxyfluoride und Fluoride können an sich einen niedrigen Brechungsindex aufweisen und sind daher als Komponente einer niedrigbrechenden Antireflexschicht geeignet. Beispielhaft kann in diesem Zusammenhang Magnesiumoxyfluorid oder Magnesiumfluorid genannt werden. Optional können die Oxyfluorid- oder Fluoridpartikel auch porös oder hohl sein, um den Brechwert noch weiter zu reduzieren.
  • Sofern vorhanden, wird die hydrophile Verbindung der Zusammensetzung CR-LI-1 bevorzugt aus den bereits oben beschriebenen hydrophilen Polymeren oder den hydrolysierbaren hydrophilen Organosilanen oder Gemischen davon ausgewählt.
  • Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, weisen hydrolysierbare Organosilane neben den organischen Resten, die über ein C-Atom mit dem Si-Atom verbunden sind, auch solche Reste auf, die sich unter Einwirkung von Wasser (und gegebenenfalls Säure oder Base) hydrolytisch vom Si-Atom abspalten lassen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist daher das hydrolysierbare hydrophile Organosilan zumindest einen an das Si-Atom gebundenen und hydrolytisch abspaltbaren Rest auf, der aus Alkoxy (bevorzugt C1-4-Alkoxy wie z.B. Methoxy, Ethoxy oder Propoxy), Acyloxy (z.B. Acetoxy), Cycloalkyloxy, Aryloxy, Acylalkylenoxy, Arylalkylenoxy, Halogen, oder Kombinationen davon ausgewählt wird.
  • Solche hydrolysierbaren hydrophilen Organosilane sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und kommerziell erhältlich bzw. durch dem Fachmann geläufige Syntheseverfahren herstellbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das hydrolysierbare hydrophile Organsilan die folgende Formel (IV) auf:

            RoXmSiBn     (IV)

    wobei
    • m=1-3, n=1-2 und o=0-1, unter der Voraussetzung, dass m+n+o=4,
    • der Rest X ausgewählt wird aus Halogen oder C1-4-Alkoxy, wobei für m=2-3 die einzelnen Reste X gleich oder unterschiedlich sein können,
    • der Rest R C1-4Alkyl ist,
    • der Rest B die Struktur -B1-B2 aufweist, in der B2 eine endständige hydrophile Gruppe ist, und -B1- entweder eine Spacer-Gruppe, die die hydrophile Gruppe B2 mit dem Si-Atom verbindet, oder eine kovalente Bindung darstellt,
    • wobei die endständige hydrophile Gruppe -B2 ausgewählt wird aus Polyvinylpyrrolidon, Polyalkoxy (bevorzugt Polyethoxy oder Polypropoxy), Poly(meth)acrylat, Sulfonsäure oder einem Salz davon, Sulfonsäureester, oder einer Kombination dieser Gruppen,
    • wobei für n=2 die einzelnen Reste B gleich oder unterschiedlich sein können.
  • Enthält die hydrophile Gruppe -B2 ein Polyalkoxy (bevorzugt Polyethoxy oder Polypropxy), so kann der Alkoxylierungsgrad (bevorzugt Ethoxylierungsgrad oder Propoxylierungsgrad) über einen breiten Bereich variiert werden und liegt beispielsweise im Bereich von 2 bis 80, bevorzugter 2 bis 30 oder 4 bis 30.
  • Beispielhaft können in diesem Zusammenhang folgende hydrolysierbare hydrophile Organosilane genannt werden: 2-[Methoxy(Polyethylenoxy[ 6-9])propyl]-trimethoxysilan,
    • 2-[Methoxy(Polyethylenoxy[9-11 ])propyl]-trimethoxysilan,
    • 2-[Methoxy(Polyethylenoxy[11-13])propyl]-trimethoxysilan,
    • 2-[Methoxy(Polyethyleneoxy[13-15])propyl]-trimethoxysilan,
    • Bis-propyl-trimethoxysilan Polyethylenoxid[6-9]).
  • Enthält die hydrophile Gruppe -B2 ein Poly(meth)acrylat, so kann dieses ausschließlich aus identischen Monomereinheiten wie CH2=C(CH3)COOC1-4-Alkyl (z.B. CH2=C(CH3)COOCH3), CH2=C(H)COOC1-4-Alkyl (z.B. CH2=C(H)COOCH3), Hydroxyethylenmethacrylat (HEMA), 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (AMPS), Trimethylolpropantriacrylat oder Pentaerythritoltetraacrylat oder aus einem Gemisch dieser Monomereinheiten aufgebaut sein und kann optional noch weitere zusätzliche Comonomereinheiten enthalten. Das Poly(meth)acrylat als hydrophile Gruppe B2 kann beispielsweise über eine Estergruppe mit der Spacer-Gruppe -B1- oder dem Si-Atom verknüpft sein.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Sulfonsäureester um den Methyl- oder Ethylester.
  • Die Spacer-Gruppe kann, sofern sie vorliegt, in breitem Umfang variiert werden. Als Spacer-Gruppe kommt beispielsweise eine Alkylen-Gruppe wie C1-8Alkylen, bevorzugter C1-3Alkylen in Frage. Alternativ kann die Spacergruppe auch aus - Arylen-; -C1-6Alkylen-Arylen-; -Arylen-C1-6Alkylen-;
    -C1-6Alkylen-Arylen-C1-6Alkylen-; -Poly(C3-6Alkoxylen)-, fluoriertem oder perfluoriertem -C1-8Alkylen-, fluoriertem oder perfluoriertem -Poly(C2-6Alkoxylen)-ausgewählt werden.
  • Optional kann die Zusammensetzung CR-LI-1 noch ein (Meth)acrylharz, oder ein Epoxidharz oder ein Gemisch davon enthalten.
  • Zur besseren Vernetzung der funktionellen Organosilanmoleküle untereinander oder mit weiteren optionalen Komponenten kann die Zusammensetzung CR-LI-1 noch geeignete Katalysatoren enthalten. Solche Katalysatoren, mit denen die thermisch oder UV-initiierte Vernetzung unterstützt werden kann, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
  • Die flüssige Zusammensetzung CR-LI-1 wird durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung aufgebracht.
  • Hinsichtlich der Einzelheiten der Schleuder- oder Tauch-Schleuderbeschichtung kann auf die oben bei der Beschreibung der Abscheidung der Hartschicht HC-1 gemachten Ausführungen verwiesen werden.
  • Wie oben erwähnt, wird während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung durchgeführt, um ein Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken.
  • Ein geeigneter Temperaturbereich für die thermische Behandlung ist beispielsweise 40°C - 120°C, bevorzugter 60°C-100°C. In diesem Temperaturbereich können die funktionellen Gruppen der Organosilanmoleküle (z.B. die Epoxygruppen) miteinander reagieren und somit eine dreidimensionale Vernetzung in der Hartschicht bewirken.
  • Sofern die Vernetzung der funktionellen Gruppen der Organosilanmoleküle durch UV-Behandlung bzw. UV-Bestrahlung bewirkt wird (z.B. bei (Meth)acryl oder (Meth)acryloxy), sind dem Fachmann geeignete Wellenlängenbereiche grundsätzlich bekannt. Die UV-Behandlung kann beispielsweise mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm - 380 nm erfolgen.
  • Die thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung kann so durchgeführt werden, dass bereits in Schritt (ii) eine vollständige oder im Wesentlichen vollständige Vernetzung der funktionellen Organosilanmoleküle erreicht wird.
  • Alternativ kann es auch bevorzugt sein, die thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung so durchzuführen, dass in Schritt (ii) eine erste, aber noch unvollständige Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle erfolgt. Dies bewirkt, dass zwischen den Organosilanmolekülen und gegebenenfalls optionalen Komponenten der flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 bereits eine gewisse dreidimensionale Vernetzung und damit eine ausreichende Vorhärtung der Schicht realisiert wird, so dass auf dieser Schicht anschließend weitere Schichten abgeschieden werden können. Der Vernetzungsgrad kann mit bekannten analytischen Verfahren überprüft werden.
  • Bei einer noch unvollständigen Vernetzung in Schritt (ii) erfolgt die abschließende Aushärtung der Schicht R-LI-1 bevorzugt erst, nachdem alle weiteren Schichten abgeschieden wurden. Bevorzugt werden also alle abgeschiedenen Schichten gemeinsam (d.h. zeitgleich) einer abschließenden Aushärtung durch thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung unterzogen. Neben einer verbesserten Prozesseffizienz führt dies auch zu einer verbesserten Haftungsfestigkeit benachbarter Schichten.
  • Wie oben erwähnt, handelt es sich bei der bzw. den die Lichtreflexion modifizierenden Schicht(en) in einer bevorzugten Ausführungsform um Antireflexschichten. Grundsätzlich kann bereits mit einer niedrigbrechenden Antireflexschicht unter Ausnutzung der destruktiven Interferenz der reflektierten Strahlen eine ausreichende Verminderung des Reflexionsgrades erzielt werden. Dem Fachmann ist aufgrund seines Fachwissens bekannt, welche Schichtdicke und (in Abhängigkeit von dem Brechungsindex des Substrats) welchen Brechungsindex nR-LI-1 er für diese niedrigbrechende Antireflexschicht R-LI-1 zu wählen hat. Im Rahmen der vorliegenden, vorhergehend beschrieben Verfahren ist es daher möglich, dass das optische Element nur eine Antireflexschicht, nämlich die Schicht R-LI-1 aufweist.
  • Grundsätzlich ist bekannt, dass die Modifizierung des Reflexionsgrades auch durch zwei oder mehr Schichten realisiert werden kann. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine alternierende Abfolge von hochbrechenden und niedrigbrechenden Schichten. Mit solchen Anordnungen können grundsätzlich Antireflexbeschichtungen, aber auch Beschichtungen mit einem Spiegel-Effekt realisiert werden. Je nach Anwendung des optischen Elements können beide Effekte von Interesse sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt in Schritt (ii) daher auch das Aufbringen zumindest einer flüssigen Zusammensetzung CR-HI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung zumindest einer die Lichtreflexion des Substrats modifizierenden Schicht R-HI-1 mit einem Brechungsindex nAR-HI-1, wobei nR-HI-1> nR-LI-1 ist und wobei durch thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-HI-1 eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle stattfindet.
  • Diese flüssige Zusammensetzung CR-HI-1 für die Ausbildung einer die Lichtreflexion modifizierenden Schicht R-HI-1 enthält bevorzugt:
    • ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird; und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    • ein partikelförmiges Metalloxid, das bevorzugt aus TiO2, SnO2, ZrO2, Sb2O5, Sb2O3, SiO2 oder Gemischen oder Mischoxiden oder Core-Shell-Strukturen davon ausgewählt wird.
  • In Schritt (ii) kann zuerst die Zusammensetzung CR-HI-1 und später die Zusammensetzung CR-LI-1 aufgebracht werden. Alternativ ist es auch möglich, zuerst die Zusammensetzung CR-LI-1 und später die Zusammensetzung CR-HI-1 aufzubringen. Werden mehrere Zusammensetzungen CR-LI-1 und CR-HI-1 aufgebracht, geschieht dies bevorzugt in alternierender Reihenfolge, so dass sich hochbrechende und niedrigbrechende Schichten abwechseln.
  • Die durch das beschriebene Verfahren erhaltene hochbrechende Schicht R-HI-1 (also nach Durchführung der abschließenden thermischen Behandlung in Schritt (iv) gemäß des ersten, vorhergehend beschriebenen Verfahrens bzw. in Schritt (iii) gemäß des zweiten, vorhergehend beschriebenen Verfahrens) weist einen Brechungsindex nR-HI-1 auf. Dieser Brechungsindex ist größer als derjenige der niedrigbrechenden Schicht R-LI-1.
  • Bevorzugt wird dieser Brechungsindex der Antireflexschicht R-HI-1 durch Zugabe geeigneter hochbrechender Metalloxidpartikel (z.B. partikelförmiges TiO2, SnO2, ZrO2, Sb2O5, Sb2O3) zu höheren Werten verschoben werden.
  • Die Art und Menge des hochbrechenden Metalloxids wird bevorzugt so ausgewählt, dass n AR − HI − 1 / n AR − LI − 1 ≥ 1.20
    Figure imgb0004
  • Wenn das Substrat ein optisches Glas aus Kunststoff umfasst, weist die Antireflexschicht AR-HI-1 bevorzugt einen Brechungsindex nAR-HI-1 im Bereich von 1,65-1,90 auf.
  • Bevorzugt gilt, dass nR-HI-1 > nHC-1 > nR-LI-1
  • Der mittlere Partikeldurchmesser des hochbrechenden Metalloxids sollte bevorzugt so gewählt sein, dass die Transparenz der Beschichtung nicht beeinflusst wird. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das hochbrechende Metalloxid einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 2 nm bis 150 nm, noch bevorzugter von 2 nm bis 70 nm auf. Der mittlere Partikeldurchmesser wird über dynamische Lichtstreuung gemessen.
  • Hinsichtlich der Eigenschaften des in der Zusammensetzung CR-HI-1 vorliegenden hydrolysierbaren funktionellen Organosilans kann auf die oben bei der Beschreibung der Zusammensetzung CR-LI-1 gemachten Ausführungen verwiesen werden.
  • Es ist möglich, dass das in der Zusammensetzung CR-HI-1 vorliegende funktionelle Organosilan dem in der Zusammensetzung CR-LI-1 vorliegenden funktionellen Organosilan und/oder dem in der Zusammensetzung CHC-1 vorliegenden funktionellen Organosilan entspricht. Alternativ ist es auch möglich, dass sich diese hydrolysierbaren funktionellen Organosilane unterscheiden, beispielsweise in der funktionellen Gruppe des an das Si-Atom gebundenen organischen Rests.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die in den Zusammensetzungen CHC-1, CR-HI-1 und CR-LI-1 vorliegenden hydrolysierbaren funktionellen Organosilane die gleiche funktionelle Gruppe in dem an das Si-Atom gebundenen organischen Rest auf (beispielsweise jeweils (Meth)acryloxy oder Epoxy als funktionelle Gruppe).
  • Zur Einstellung einer geeigneten Viskosität kann die Zusammensetzung CR-HI-1 ein Lösungsmittel enthalten. Hinsichtlich geeigneter Lösungsmittel kann auf die obigen, bei der Beschreibung der Zusammensetzung CHC-1 gemachten Ausführungen verwiesen werden.
  • Optional kann die Zusammensetzung CR-HI-1 noch ein (Meth)acrylharz, oder ein Epoxidharz oder ein Gemisch davon enthalten.
  • Zur besseren Vernetzung der funktionellen Organosilanmoleküle untereinander oder mit weiteren optionalen Komponenten kann die Zusammensetzung CR-HI-1 noch geeignete Katalysatoren enthalten. Solche Katalysatoren, mit denen die thermisch oder UV-initiierte Vernetzung unterstützt werden kann, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
  • Es ist möglich, dass in Schritt (ii) nur die flüssige Zusammensetzung CR-LI-1, jedoch keine weiteren flüssigen Zusammensetzungen aufgebracht werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass Schritt (ii) in zwei oder mehr Teilschritte zerfällt und in diesen Teilschritten die Zusammensetzung CR-HI-1 und optional weitere Zusammensetzungen CR-LI-2,
    CAR-LI-3, ..... bzw. CAR-HI-2, CAR-HI-3, .... jeweils durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung aufgebracht werden, die bevorzugt zu einer alternierenden Abfolge hoch- und niedrigbrechender Schichten führen. Hinsichtlich der Eigenschaften dieser Zusammensetzungen CAR-LI-2, CAR-LI-3, ..... bzw. CAR-HI-2, CAR-HI-3, .... kann auf die oben gemachten Ausführungen bei der Beschreibung der Zusammensetzungen CAR-HI-1 und CAR-LI-1 verwiesen werden.
  • Insbesondere für die Bereitstellung einer Antireflexwirkung kann es bevorzugt sein, wenn die vom Substrat aus gesehen äußerste Schicht der die Reflexion modifizierenden Schichten eine niedrig brechende Schicht ist. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den die Reflexion modifizierenden Schichten um Antireflex-Schichten und die Antireflexschicht AR-LI-1 stellt die äußerste Antireflexschicht dar (vom Substrat aus betrachtet). Wenn diese Schicht R-LI-1 die oben beschriebene hydrophile Verbindung enthält, ist das Aufbringen einer Antifog-Schicht nicht mehr erforderlich.
  • Sofern die Zusammensetzungen CAR-LI-2, CAR-LI-3, bzw. CAR-HI-2, CAR-HI-3 aufgebracht werden, ist es möglich, dass diese ebenfalls die oben beschriebene hydrophile Verbindung enthalten.
  • Für die Bereitstellung einer Spiegelwirkung kann es bevorzugt sein, wenn die vom Substrat aus gesehen äußerste Schicht der die Reflexion modifizierenden Schichten eine hoch brechende Schicht ist. In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Antireflexschicht AR-HI-1 die äußerste Antireflexschicht dar (vom Substrat aus betrachtet).
  • In dem ersten, vorgehend beschriebenen Verfahren erfolgt nach Schritt (ii), d.h. der Abscheidung einer oder mehrerer die Lichtreflexion modifizierenden Schichten (z.B. Antireflexschichten), in Schritt (iii) die Abscheidung einer hydrophilen Antifog-Schicht AF-1.
  • Wie oben erläutert, enthält gemäß des zweiten, vorgehend beschriebenen Verfahrens zumindest eine der die Reflexion modifizierenden Schichten, bevorzugt zumindest die vom Substrat aus betrachtet äußerste dieser Schichten bereits eine hydrophile Verbindung und die Abscheidung einer separaten Antifog-Schicht ist daher nicht mehr notwendig.
  • Sofern eine flüssige Zusammensetzung CAF-1 durch eine Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung einer hydrophilen Antifog-Beschichtung AF-1 aufgebracht wird, enthält diese flüssige Zusammensetzung CAF-1 zumindest eine der folgenden hydrophilen Komponenten (a) und (b) oder ein Gemisch dieser hydrophilen Komponenten (a) und (b):
    1. (a) ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl und Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
      sowie ein hydrophiles Polymer; und/oder
    2. (b) ein hydrolysierbares hydrophiles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer hydrophilen Gruppe aufweist, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des hydrophilen Organosilans.
  • Hinsichtlich der Eigenschaften des hydrolysierbaren funktionellen Organosilans kann auf die oben bei der Beschreibung der Abscheidung der Hartschicht HC-1 und der Schicht R-LI-1 gemachten Ausführungen verwiesen werden.
  • Hinsichtlich der Eigenschaften des hydrophilen Polymers kann auf die oben bei der Beschreibung der Abscheidung der Schicht R-LI-1 gemachten Ausführungen verwiesen werden.
  • Hinsichtlich der Eigenschaften des hydrolysierbaren hydrophilen Organosilans kann auf die oben bei der Beschreibung der Abscheidung der Schicht R-LI-1 gemachten Ausführungen verwiesen werden.
  • Optional kann die hydrophile Komponente (b) neben dem hydrolysierbaren hydrophilen Organosilan auch noch das hydrolysierbare funktionelle Organosilan umfassen.
  • Bevorzugt wird der Anteil der hydrophilen Komponenten (a) und/oder(b) in der flüssigen Zusammensetzung CAF-1 so gewählt, dass die resultierende Antifog-Beschichtung AF-1 ausreichend hydrophil ist, um mit Wasser, das auf seiner Oberfläche kondensiert, einen Kontaktwinkel von weniger als 30° auszubilden oder bevorzugt sogar eine vollständige Benetzung mit einem Wasserfilm (Kontaktwinkel von 0°) zu bewirken.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die für die Abscheidung der Antifog-Schicht AF-1 verwendete Zusammensetzung CAF-1 weder ein partikelförmiges anorganisches Material, das aus einem anorganischen Oxid mit porösen oder hohlen Partikeln, einem Oxyfluorid oder einem Fluorid ausgewählt wird, noch ein partikelförmiges Metalloxid, insbesondere kein partikelförmiges Metalloxid, das aus TiO2, SnO2, ZrO2, Sb2O5, Sb2O3, SiO2 oder Gemischen oder Mischoxiden oder Core-Shell-Strukturen davon ausgewählt wird.
  • Die flüssige Zusammensetzung CAF-1 wird durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung aufgebracht. Hinsichtlich der Einzelheiten der Schleuder- oder Tauch-Schleuderbeschichtung kann auf die oben bei der Beschreibung der Abscheidung der Hartschicht HC-1 gemachten Ausführungen verwiesen werden.
  • Sofern eine Antifog-Schicht AF-1 aufgebracht wird, stellt diese Schicht die äußerste Schicht des beschichteten optischen Elements dar.
  • Für diesen Fall kann direkt im Anschluss an die Abscheidung dieser Schicht AF-1 die abschließende Aushärtung (durch thermische und/oder UV-Behandlung) aller abgeschiedenen Schichten erfolgen.
  • Während der abschließenden Vernetzung der Organosilane durch thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung (d.h. Schritt (iv) in dem ersten, vorhergehend beschriebenen Verfahren bzw. Schritt (iii) in dem zweiten, vorhergehend beschriebenen Verfahren) kann es zu einer Abnahme der jeweiligen Schichtdicken kommen.
  • Hinsichtlich geeigneter Bedingungen für die abschließende Vernetzung der Organosilane durch thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. Ein geeigneter Temperaturbereich für die thermische Behandlung ist beispielsweise 40°C - 120°C, bevorzugter 60°C-100°C. In diesem Temperaturbereich können die funktionellen Gruppen der Organosilanmoleküle (z.B. die Epoxygruppen) miteinander reagieren und somit eine dreidimensionale Vernetzung in der Hartschicht bewirken.
  • Sofern die Vernetzung der funktionellen Gruppen der Organosilanmoleküle durch UV-Behandlung bzw. UV-Bestrahlung bewirkt wird (z.B. bei (Meth)acryl oder (Meth)acryloxy), sind dem Fachmann geeignete Wellenlängenbereiche grundsätzlich bekannt. Die UV-Behandlung kann beispielsweise mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm - 380 nm erfolgen.
  • Diese abschießende thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung aller abgeschiedenen Schichten des mehrschichtigen optischen Elements wird bevorzugt über eine Zeitdauer durchgeführt, die zu einer möglichst vollständigen Vernetzung der Organosilanmoleküle in den einzelnen Schichten führt.
  • Es ist möglich, dass die Schritte (i), (ii), (iii) und gegebenenfalls (iv) unmittelbar aufeinander folgen. Alternativ ist es auch möglich, dass zwischen manchen oder allen diesen Verfahrensschritten optional noch weitere Verfahrensschritte durchgeführt werden. Wie oben bereits erläutert, ist es auch möglich, dass alle oder zumindest manche der Verfahrensschritte (i), (ii), (iii) und gegebenenfalls (iv) zwei oder mehr Teilschritte umfassen, beispielsweise, wenn zwei oder mehr Schichten zur Modifizierung der Lichtreflexion des Substrats aufgebracht werden (z.B. in Form alternierender niedrig- und hochbrechender Schichten).
  • Die Dicke der Hartschicht HC-1 in dem durch das beschriebene Verfahren erhaltenen optischen Elements (d.h. nach Durchführung des finalen Vernetzungsschritts) liegt bevorzugt im Bereich von 1,0 µm bis 15 µm. Wie bereits oben erwähnt, weist diese Hartschicht HC-1 bevorzugt einen Brechungsindex auf, der möglichst gut an den Brechungsindex des Substrats angepasst ist. Handelt es sich beispielsweise um ein Substrat, das ein Kunststoffglas umfasst, weist die Hartschicht HC-1 bevorzugt einen Brechungsindex nHC-1 im Bereich von 1,45-1,80 auf.
  • Die Dicke der Schicht R-LI-1 in dem durch das beschriebene Verfahren erhaltenen optischen Elements (d.h. nach Durchführung des finalen Vernetzungsschritts) liegt bevorzugt im Bereich von 10 nm bis 150 nm. Wie bereits oben erwähnt, weist diese Schicht R-LI-1 einen Brechungsindex nAR-LI-1 auf, der kleiner ist als der Brechungsindex der Hartschicht HC-1. Handelt es sich beispielsweise um ein Substrat, das ein Kunststoffglas umfasst, weist die Schicht R-LI-1 bevorzugt einen Brechungsindex nR-LC-1 im Bereich von 1,20-1,40 auf. Sofern die Schicht R-HI-1 vorhanden ist, weist diese in dem durch das beschriebene Verfahren erhaltenen optischen Element (d.h. nach Durchführung des finalen Vernetzungsschritts) bevorzugt eine Dicke im Bereich von 10 nm bis 150 nm. Wie bereits oben erwähnt, weist diese Schicht R-HI-1 einen Brechungsindex nR-HI-1 auf, der größer ist als der Brechungsindex der Schicht R-LI-1 und bevorzugt größer ist als der Brechungsindex der Hartschicht HC-1. Handelt es sich beispielsweise um ein Substrat, das ein Kunststoffglas umfasst, weist die Schicht R-HI-1 bevorzugt einen Brechungsindex nR-HI-1 im Bereich von 1,65-1,90 auf. Sofern die Antifog-Schicht AF-1 vorhanden ist, kann deren Dicke in dem durch das beschriebene Verfahren erhaltenen optischen Element (d.h. nach Durchführung des finalen Vernetzungsschritts) über einen breiten Bereich variiert werden. Beispielsweise kann die Schichtdicke so gering gewählt werden, dass die Antifog-Schicht AF-1 optisch nicht mehr wirksam ist. Für diesen Fall beträgt die Dicke der Antifog-Schicht weniger als 10 nm. Alternativ ist es auch möglich, dass die Dicke der Antifog-Schicht AF-1 im Bereich von 10-150 nm liegt. Der Brechungsindex wird dabei bevorzugt so gewählt, dass er dem optischen Design des optischen Elements in geeigneter Weise angepasst ist. Aufgrund seines Fachwissens ist die Auswahl eines geeigneten Brechungsindex für den Fachmann ohne weiteres möglich.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein mehrschichtiges optisches Element, herstellbar oder hergestellt nach dem ersten, vorhergehend beschriebenen Verfahren oder demzweiten, vorhergehend beschriebenen Verfahren.

Claims (13)

  1. Ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen optischen Elements, umfassend:
    (i) ein Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CHC-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung auf ein Substrat zur Ausbildung einer Hartschicht HC-1 mit einem Brechungsindex nHC-1,
    die flüssige Zusammensetzung umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    und eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CHC-1, um ein Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken;
    (ii) nach Schritt (i) das Aufbringen zumindest einer flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung mindestens einer die Lichtreflexion des Substrats modifizierenden Schicht R-LI-1 mit einem Brechungsindex nR-LI-1, wobei nR-LI-1<nHC-1,
    die flüssige Zusammensetzung umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    - ein partikelförmiges anorganisches Material, das aus einem anorganischen Oxid mit porösen oder hohlen Partikeln, einem Oxyfluorid oder einem Fluorid ausgewählt wird,
    und eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken;
    (iii) nach Schritt (ii) das Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CAF-1 durch eine Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung einer hydrophilen Antifog-Beschichtung AF-1, die flüssige Zusammensetzung CAF-1 zumindest eine der folgenden hydrophilen Komponenten (a) und (b) oder ein Gemisch dieser Komponenten (a) und (b) umfassend:
    (a) ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans, sowie ein hydrophiles Polymer;
    und/oder
    (b) ein hydrolysierbares hydrophiles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer hydrophilen Gruppe aufweist, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des hydrophilen Organosilans;
    (iv) nach Schritt (iii) eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung der aufgebrachten Schichten;
    dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophile Antifog-Beschichtung AF-1 die äußerste Schicht des optischen Elements darstellt.
  2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die flüssige Zusammensetzung CR-LI-1, aus der die Schicht R-LI-1 gebildet wird, ein hydrophiles Polymer oder ein hydrolysierbares hydrophiles Organosilan oder ein Gemisch davon enthält.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Schritt (ii) außerdem das Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CR-HI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung einer die Lichtreflexion modifizierenden Schicht R-HI-1 mit einem Brechungsindex nR-HI-1 erfolgt, wobei nR-HI-1 > nHC-1 > nR-LI-1 ist, die flüssige Zusammensetzung CR-HI-1 umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl und Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    - ein partikelförmiges Metalloxid, das bevorzugt aus TiO2, SnO2, ZrO2, Sb2O5, Sb2O3, SiO2 oder Gemischen oder Mischoxiden oder Core-Shell-Strukturen davon ausgewählt wird.
  4. Ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen optischen Elements, umfassend:
    (i) ein Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CHC-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung auf ein Substrat zur Ausbildung einer Hartschicht HC-1 mit einem Brechungsindex nHC-1, die flüssige Zusammensetzung umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    und eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CHC-1, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken;
    (ii) nach Schritt (i) das Aufbringen zumindest einer flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung mindestens einer die Lichtreflexion modifizierenden Schicht R-LI-1 mit einem Brechungsindex nR-LI-1, wobei nR-LI-1<nHC-1, die flüssige Zusammensetzung umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    - ein partikelförmiges anorganisches Material, das aus einem anorganischen Oxid mit porösen oder hohlen Partikeln, einem Oxyfluorid oder einem Fluorid ausgewählt wird; und
    wobei die flüssige Zusammensetzung CR-LI-1 eine hydrophile Verbindung enthält, die aus einem hydrophilen Polymer, einem hydrolysierbaren hydrophilen Organosilan oder einem Gemisch davon ausgewählt wird; und
    eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken;
    (iii) nach Schritt (ii) eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung der aufgebrachten Schichten;
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der äußersten Schicht des optischen Elements durch die Zusammensetzung CR-LI-1 erfolgt und die äußerste Schicht eine Antifog-Wirkung aufweist.
  5. Ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen optischen Elements, umfassend:
    (i) ein Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CHC-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung auf ein Substrat zur Ausbildung einer Hartschicht HC-1 mit einem Brechungsindex nHC-1, die flüssige Zusammensetzung umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    und eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CHC-1, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken;
    (ii) nach Schritt (i) das Aufbringen zumindest einer flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung mindestens einer die Lichtreflexion modifizierenden Schicht R-LI-1 mit einem Brechungsindex nR-LI-1, wobei nR-LI-1<nHC-1, die flüssige Zusammensetzung umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    - ein partikelförmiges anorganisches Material, das aus einem anorganischen Oxid mit porösen oder hohlen Partikeln, einem Oxyfluorid oder einem Fluorid ausgewählt wird; und
    das Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CR-HI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung einer die Lichtreflexion modifizierenden Schicht R-HI-1 mit einem Brechungsindex nR-HI-1, wobei nR-HI-1 > nHC-1 > nR-LI-1 ist, die flüssige Zusammensetzung CR-HI-1 umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    - ein partikelförmiges Metalloxid, das bevorzugt aus TiO2, SnO2, ZrO2, Sb2O5, Sb2O3, SiO2 oder Gemischen oder Mischoxiden oder Core-Shell-Strukturen davon ausgewählt wird,
    wobei zumindest die flüssige Zusammensetzung CR-LI-1 eine hydrophile Verbindung enthält, die aus einem hydrophilen Polymer, einem hydrolysierbaren hydrophilen Organosilan oder einem Gemisch davon ausgewählt wird;
    und
    eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 und dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-HI-1, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken;
    (iii) nach Schritt (ii) eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung der aufgebrachten Schichten;
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der äußersten Schicht des optischen Elements durch die Zusammensetzung CR-LI-1 erfolgt und die äußerste Schicht eine Antifog-Wirkung aufweist.
  6. Ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen optischen Elements, umfassend:
    (i) ein Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CHC-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung auf ein Substrat zur Ausbildung einer Hartschicht HC-1 mit einem Brechungsindex nHC-1, die flüssige Zusammensetzung umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    und eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CHC-1, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken;
    (ii) nach Schritt (i) das Aufbringen zumindest einer flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung mindestens einer die Lichtreflexion modifizierenden Schicht R-LI-1 mit einem Brechungsindex nR-LI-1, wobei nR-LI-1<nHC-1, die flüssige Zusammensetzung umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    - ein partikelförmiges anorganisches Material, das aus einem anorganischen Oxid mit porösen oder hohlen Partikeln, einem Oxyfluorid oder einem Fluorid ausgewählt wird; und
    das Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung CR-HI-1 durch Schleuderbeschichtung oder Tauch-Schleuderbeschichtung zur Ausbildung einer die Lichtreflexion modifizierenden Schicht R-HI-1 mit einem Brechungsindex nR-HI-1, wobei nR-HI-1 > nHC-1 > nR-LI-1 ist, die flüssige Zusammensetzung CR-HI-1 umfassend:
    - ein hydrolysierbares funktionelles Organosilan, das zumindest einen an das Si-Atom gebundenen organischen Rest mit mindestens einer funktionellen Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Allyl oder Vinyl ausgewählt wird, und/oder ein Hydrolyse- und/oder Kondensationsprodukt des funktionellen Organosilans,
    - ein partikelförmiges Metalloxid, das bevorzugt aus TiO2, SnO2, ZrO2, Sb2O5, Sb2O3, SiO2 oder Gemischen oder Mischoxiden oder Core-Shell-Strukturen davon ausgewählt wird,
    wobei zumindest die flüssige Zusammensetzung CR-HI-1 eine hydrophile Verbindung enthält, die aus einem hydrophilen Polymer, einem hydrolysierbaren hydrophilen Organosilan oder einem Gemisch davon ausgewählt wird;
    und
    eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung während und/oder nach dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-LI-1 und dem Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung CR-HI-1, um eine Vernetzung der hydrolysierbaren funktionellen Organosilanmoleküle zu bewirken;
    (iii) nach Schritt (ii) eine thermische Behandlung und/oder UV-Behandlung der aufgebrachten Schichten;
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der äußersten Schicht des optischen Elements durch die Zusammensetzung CR-HI-1 erfolgt und die äußerste Schicht eine Antifog-Wirkung aufweist.
  7. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das hydrolysierbare funktionelle Organosilan folgende Formel (I) aufweist:

            R6R7 3-nSi(OR5)n     (I)

    worin
    - R5 eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl-, Acyl-, Alkylenacyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Alkylenarylgruppe ist,
    - R6 ein organischer Rest ist, der mindestens eine funktionelle Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe ausgewählt wird aus Epoxy, Acryl, Methacryl, Acryloxy, Methacryloxy, Ally oder Vinyl,
    - R7 eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Alkylenarylgruppe ist,
    - n 2 oder 3 ist.
  8. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die flüssige Zusammensetzung CHC-1 ein partikelförmiges Oxid, Oxyfluorid und/oder Fluorid, ein Epoxidharz, ein (Meth)acrylharz oder ein Gemisch davon enthält.
  9. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das hydrophile Polymer aus Poly(N-isopropylacrylamid), Polyacrylamid, Poly(2-oxazolin), Polyethylenimin, Polyacrylsäure, Polyacrylat, Polymethacrylat, Poly(ethylenglykol), Poly(propylenglykol), Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polystyrolsulfonat, Polyvinylsulfonsäure, Polymeren des Maleinsäureanhydrids, Polymethylvinylether oder Gemischen davon ausgewählt wird.
  10. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das hydrolysierbare hydrophile Organosilan die folgende Formel (IV) aufweist:

            RoXmSiBn     (IV)

    wobei
    m=1-3, n=1-2 und o=0-1, unter der Voraussetzung, dass m+n+o=4,
    der Rest X ausgewählt wird aus Halogen oder C1-4-Alkoxy, wobei für m=2-3 die einzelnen Reste X gleich oder unterschiedlich sein können,
    der Rest R C1-4Alkyl ist,
    der Rest B die Struktur -B1-B2 aufweist, in der B2 eine endständige hydrophile Gruppe ist, und -B1- entweder eine Spacer-Gruppe, die die hydrophile Gruppe B2 mit dem Si-Atom verbindet, oder eine kovalente Bindung darstellt,
    wobei die endständige hydrophile Gruppe -B2 ausgewählt wird aus Polyvinylpyrrolidon, Polyalkoxy, Poly(meth)acrylat, Sulfonsäure oder einem Salz davon, Sulfonsäureester, oder einer Kombination dieser Gruppen, wobei für n=2 die einzelnen Reste B gleich oder unterschiedlich sein können.
  11. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzungen CHC-1 und CR-LI-1 und, sofern die Schicht R-HI-1 aufgebracht wird, die Zusammensetzung CR-HI-1 das hydrophile Polymer oder das hydrolysierbare hydrophile Organosilan oder ein Gemisch davon enthalten.
  12. Ein mehrschichtiges optisches Element, herstellbar oder hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-11.
  13. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Schritt (ii) mehrere Zusammensetzungen CR-LI-1 und CR-HI-1 in alternierender Reihenfolge aufgebracht werden.
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